答辩博士：徐立鹏

指导教师：周 飞 教授

论文题目：NCM622正极材料的绿色制造及其储能和失效机理研究

答辩委员会：

主席：尹龙卫  教授/博导    山东大学

委员：夏保佳  研究员/博导  中国科学院上海微系统与信息技术研究所

      赵万忠  教授/博导    南京航空航天大学

      戴耀东  教授/博导    南京航空航天大学

      徐  峰  教授/博导    南京航空航天大学

      黄  巍  教授/硕导    南京航空航天大学

      周  飞  教授/博导    南京航空航天大学

秘书：孔继周 副研究员/南京航空航天大学

答辩时间：2019年6月2日 9:00

地    点：南航明故宫校区A6-218

学位论文简介：

系统性地探究了高比能动力锂离子电池正极材料NCM622的绿色制造工艺，并对其开展了包覆改性研究，分析了高低温环境对NCM622电化学性能的影响并通过多物理场耦合仿真对该材料结构及失效机理进行探究。具体工作如下：

    （1）通过构建氢氧根共沉淀热力学和动力学模型，对多种绿色络合剂的共沉淀反应进行动力学模拟计算，筛选具有良好沉淀效果的绿色环保型络合剂。

    （2）系统的研究了共沉淀工艺对前驱体结构及正极材料电化学性能的影响，同时系统的研究了烧结工艺对正极材料晶粒结构及电化学性能的影响。

    （3）将Ti₃C₂(OH)₂包覆在NCM622正极材料表面并分析了不同Ti₃C₂(OH)₂包覆量对正极材料结构及电化学性能的影响。

    （4）系统地探究了测试温度(-20℃~60℃)对NCM622正极材料电化学性能的影响，同时探究了高低温环境中Ti₃C₂(OH)₂包覆层对NCM622电化学性能的影响。

（5）通过有限元模型，仿真了NCM622正极材料嵌锂过程中的锂离子传递过程，分析了电解质盐浓度及粒子扩散动态平衡关系。通过与固体传热模块及力学模块的多物理场耦合中探究化学反应-温度-应力/应变之间的关系。

主要创新性结论如下：

    （1）构建了氢氧根共沉淀热力学和动力学模型，揭示络合剂与过渡金属离子在碱性环境中共沉淀反应机理。

    （2）发现NCM622正极材料的最佳共沉淀pH值为11.0，共沉淀温度为60℃，最佳烧结温度为800℃，烧结时间为15h。

    （3）提出采用Ti₃C₂(OH)₂作为包覆材料对NCM622正极材料进行改性研究，探究了Ti₃C₂(OH)₂包覆材料的最佳包覆量及改性机理。

    （4）揭示了NCM622正极材料在高温环境(40℃~60℃)及低温环境(0℃~-20℃)领域中的两种失效机理。

    （5）有限元法仿真了NCM622正极材料嵌锂过程中的锂离子传递过程，揭示了正电极材料中化学反应-温度-应力/应变之间存在的耦合对应关系。