韓國開發無鈷正極材料 經過500次循環保持83%的容量

據外媒報道，韓國研究人員開發出一種高容量正極材料，可以在不使用昂貴且有的鈷的情況下，使鋰離子電池保持數百次穩定的充放電循環，這將有助于實現電動汽車的長途駕駛。

(來源:浦項科技大學)

浦項科技大學材料科學與工程系的研究團隊通過開發富鋰層狀材料的簡單合成工藝來控制局域結構，從而實現了這一目標。這種高能量密度正極材料不僅可以穩定維持500次以上的充放電循環，而且不需要使用昂貴且有的鈷金屬，將成為有前途的下一代高容量正極材料之一。

電動汽車的續航里程和充放電循環取決于可充電鋰離子電池電極材料的獨特性能。當鋰離子在正負電極之間來回流動時，就會產生電能。在使用富鋰層狀材料的情況下，當大量鋰被抽出和嵌入時，循環次數急劇下降。值得注意的是，當大量的鋰被提取，在高充電狀態下發生氧反應時，結構崩潰，導致電池無法保持其充放電特性或高能量密度，進行長期循環。這種循環性能的惡化阻礙了它的商業化。

該團隊曾經發現，富鋰層狀材料的過渡金屬層和鋰層之間原子的均勻分布可能是激活富鋰層狀材料電化學反應和循環性能的重要因素。該團隊進行了一項研究，以控制合成條件，改善結構中的原子分布。利用固態反應，該團隊開發了一種簡單高效的新工藝，可用于制造原子分布優化的陰極材料。結果表明，這種富鋰層狀材料從電化學活性和循環性能方面都具有優化的局部結構，使得大量鋰可以重復使用。實驗還證實了氧的氧化還原反應在數百次循環中是穩定可逆的。

與能量密度為600Wh/kg的常規商用高鎳層狀材料(如LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2)相比，在此優化條件下合成的無鈷富鋰層狀材料的可逆能量在1100wh/kg時提高了180%。即使去除大量鋰，也能保持穩定的結構，使電池在100次循環后仍能保持95%左右的容量，500次循環后仍能保持83%的容量。在這一突破性性能的幫助下，預計電池在數百次循環后仍能保持穩定的高能量。

研究人員表示:“對于下一代高容量富鋰層狀材料，循環性能是重要問題之一。這些研究成果的意義在于，通過相對簡單地改變工藝，這個問題得到了極大的改善。”據外媒報道，韓國研究人員開發出一種高容量正極材料，可以在不使用昂貴且有的鈷的情況下，使鋰離子電池保持數百次穩定的充放電循環，這將有助于實現電動汽車的長途駕駛。

(來源:浦項科技大學)

浦項科技大學材料科學與工程系的研究團隊通過開發富鋰層狀材料的簡單合成工藝來控制局域結構，從而實現了這一目標。這種高能量密度正極材料不僅可以穩定維持500次以上的充放電循環，而且不需要使用昂貴且有的鈷金屬，將成為有前途的下一代高容量正極材料之一。

電動汽車的續航里程和充放電循環取決于可充電鋰離子電池電極材料的獨特性能。當鋰離子在正負電極之間來回流動時，就會產生電能。在使用富鋰層狀材料的情況下，當大量鋰……m被提取和插入，循環次數急劇減少。值得注意的是，當大量的鋰被提取，在高充電狀態下發生氧反應時，結構崩潰，導致電池無法保持其充放電特性或高能量密度，進行長期循環。這種循環性能的惡化阻礙了它的商業化。

該團隊曾經發現，富鋰層狀材料的過渡金屬層和鋰層之間原子的均勻分布可能是激活富鋰層狀材料電化學反應和循環性能的重要因素。該團隊進行了一項研究，以控制合成條件，改善結構中的原子分布。利用固態反應，該團隊開發了一種簡單高效的新工藝，可用于制造原子分布優化的陰極材料。結果表明，這種富鋰層狀材料從電化學活性和循環性能方面都具有優化的局部結構，使得大量鋰可以重復使用。實驗還證實了氧的氧化還原反應在數百次循環中是穩定可逆的。

與能量密度為600Wh/kg的常規商用高鎳層狀材料(如LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2)相比，在此優化條件下合成的無鈷富鋰層狀材料的可逆能量在1100wh/kg時提高了180%。即使去除大量鋰，也能保持穩定的結構，使電池在100次循環后仍能保持95%左右的容量，500次循環后仍能保持83%的容量。在這一突破性性能的幫助下，預計電池在數百次循環后仍能保持穩定的高能量。

研究人員表示:“對于下一代高容量富鋰層狀材料，循環性能是重要問題之一。這些研究成果的意義在于，通過相對簡單地改變工藝，這個問題得到了極大的改善。”

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