科创中国
电极包覆材料筛选方法、电极材料、二次电池
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-11-10 14:55:53
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-11-16 17:00:10
本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种电极包覆材料筛选方法，以及一种电极材料，一种二次电池。其中，电极包覆材料筛选方法，包括步骤：确定电极活性材料的界面结构；确定包覆材料的界面体系；基于电极活性材料的界面结构和包覆材料的界面体系，确定包覆材料的形成能体系；基于包覆材料的形成能体系，分别确定包覆材料的迁移体系和确定包覆材料的反应动力学体系；再基于包覆材料的迁移体系和包覆材料的反应动力学体系，筛选得到电极包覆材料。本申请电极包覆材料筛选方法，从界面微结构水平出发构建数据筛选模型，可快速精准的筛选出电极活性材料表面的最佳包覆材料，从而精准改性电极活性材料界面，提高电极活性材料的电化学性能。
一种电极包覆材料筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取电极活性材料，通过密度泛函理论计算所述电极活性材料不同晶面的表面能，确定电极活性材料的界面结构；
获取包覆材料，通过密度泛函理论计算所述包覆材料的表面能，确定包覆材料的界面体系；
基于所述电极活性材料的界面结构和所述包覆材料的界面体系，计算电极活性材料与包覆材料的形成能，确定包覆材料的形成能体系；
基于所述包覆材料的形成能体系，通过密度泛函理论计算锂离子迁移速率，确定包覆材料的迁移体系；
基于所述包覆材料的形成能体系，通过密度泛函理论计算包覆材料与电解液的反应势垒和反应热力学，确定包覆材料的反应动力学体系；
基于所述包覆材料的迁移体系和所述包覆材料的反应动力学体系，筛选得到电极包覆材料。
锂离子电池： 在移动设备、电动汽车、储能系统等领域广泛应用。优化的电极包覆材料能够改善锂离子电池的循环寿命、安全性和能量密度。
镍氢电池： 用于一些特定的应用，如医疗设备、便携式工具等。
铅酸电池： 在汽车启动、备用电源等领域使用，虽然不是二次锂离子电池，但同样也需要考虑电极包覆材料的选择以提高性能和寿命。
钠离子电池、锌离子电池等： 新型次级电池也在研发中，对电极包覆材料的优化也十分重要。
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电化学性能考量： 包括导电性、离子传导性和化学稳定性。材料应该具有良好的电导率和离子传输速率，并且在电池操作条件下具有良好的化学稳定性。
机械稳定性： 包覆材料需要具有足够的机械稳定性，以保护电极结构并防止材料的剥落或损坏。
附着性和可溶性： 材料需要能够良好地附着在电极表面，同时在电池充放电循环过程中保持稳定性。
成本和可持续性： 考虑到成本和可持续性因素，选择具有合理成本并且符合环境友好标准的材料。
研究和测试： 进行实验室测试和性能评估，包括循环稳定性、充放电效率等。
技术转让
选择适当的电极包覆材料并优化电极结构，可以提高二次电池的循环寿命、充放电效率和安全性。这些材料和技术的不断改进将推动二次电池在各个领域的应用和发展。
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