是什么決定了電池的循環(huán)壽命?更重要的是，我們?nèi)绾螖U(kuò)展它?由代爾夫特理工大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際研究小組發(fā)現(xiàn)，氧化物陰極材料的局部無(wú)序增加了鋰離子電池的充電和放電次數(shù)。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《自然》雜志上。
可充電電池是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵組成部分，尤其是現(xiàn)在越來(lái)越多的可再生能源可供使用。在眾多類型的可充電電池中，鋰離子電池是功能最強(qiáng)大、應(yīng)用最廣泛的電池之一。
為了將它們電連接，通常使用層狀氧化物作為電極。然而，當(dāng)電池充電時(shí)，它們的原子結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定。這最終會(huì)影響電池的循環(huán)壽命。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，代爾夫特理工大學(xué)的“電化學(xué)能量存儲(chǔ)”小組與國(guó)際研究人員合作。該論文的第一作者 Qidi Wang 表示：“用作鋰離子電池正極材料的層狀氧化物是整齊有序的。我們進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，通過(guò)改進(jìn)的合成方法將化學(xué)短程無(wú)序引入到這種材料中。結(jié)果，它在電池使用過(guò)程中變得更加穩(wěn)定。”
改進(jìn)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性使電池在 200 次充電/放電循環(huán)后的容量保持率幾乎翻倍。此外，這種化學(xué)短程無(wú)序增加了電極中的電荷轉(zhuǎn)移，從而縮短了充電時(shí)間。該團(tuán)隊(duì)展示了鈷酸鋰 (LiCoO2) 和鎳錳鈷酸鋰 (NMC811)等成熟的商業(yè)陰極的這些優(yōu)勢(shì)。
研究結(jié)果可能會(huì)催生新一代鋰離子電池，其制造成本更低，并且在其使用壽命內(nèi)每單位存儲(chǔ)能量的 CO2足跡更小。該團(tuán)隊(duì)接下來(lái)將研究是否可以使用相同的材??料設(shè)計(jì)原理，用不太稀缺的原材料來(lái)構(gòu)建陰極。
該論文的資深作者 Marnix Wagemaker 表示：“鈷和鎳都是所謂的能源技術(shù)關(guān)鍵材料，減少這些材料在電池中的使用將是一件好事。”
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