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首尔汉阳大学推出新策略可减少富镍阴极容量快速衰减

盖世汽车刘丽婷 2023-12-26 17:50:17

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盖世汽车讯过去几十年里，工程师和材料科学家们一直致力于开发性能越来越好的电池技术，以满足电子行业的需求，延长无数可充电设备、电动汽车和机器人系统的电池寿命。

富含镍（Ni）的层状材料因具有可以提高电池能量密度的有利特性，通常被用作电池的阴极。尽管如此，由于该材料的反应性会产生不良的副化学反应，富镍阴极的容量可能会迅速衰减。

据外媒报道，首尔汉阳大学（Hanyang University）的研究人员最近推出新策略，可以帮助提高富镍阴极的性能，从而能够更长时间地保持其容量。相关研究已发表于期刊《Nature Energy》，并介绍了一个简单的清洗过程，有助于去除阴极上残留的锂化合物，同时还可以对阴极进行涂层以减少不必要的反应。

图片来源：期刊《Nature Energy》

研究人员Hoon-Hee Ryu、Hyung-Woo Lim及其同事在论文中写道：“锂离子电池中富镍层状阴极材料的不稳定性归因于其不稳定的表面反应性。这种反应性会导致阴极表面形成残留的锂杂质，并与电解质发生严重的副反应。我们提出了一种使用共溶水的清洗工艺，以同时去除残留的锂并在富镍层状阴极上形成保护涂层。”

该研究小组最近工作的主要目标是找到一种有效的方法来克服富镍阴极的局限性，从而有助于延长电池的使用寿命。新策略需要用溶解钴的水溶液清洗阴极。

这种清洗过程会引发与阴极外表面上残留的锂发生反应，从而形成薄而均匀且富含钴的保护层。形成的保护层消除了阴极和电池内部电解质之间的直接接触，从而防止进一步的副反应以及随之而来的阴极随时间的快速衰减。

Ryu、Lim及其同事解释说：“清洗通过与残留的锂化合物发生反应，诱导近表面结构的重建，从而防止电解质与富镍表面之间的直接接触。经过清洗的阴极上的额外氟涂层可阻止盐的分解，防止副产物在电解质-阴极界面处引发自催化副反应，从而抑制循环过程中气体的产生。”

Ryu、Lim及其合作者提出的清洗和涂层策略在一系列初步实验中进行了测试。结果表明，该策略成功地延长了富镍阴极的生命周期，而不影响其能量密度和安全性。

未来，这项最新工作可用于为电动汽车和其他大型电子产品开发更安全、更耐用的电池。此外，其他研究团队可以从其研究结果中汲取灵感，设计出其他有前景的方法来防止富镍阴极中常见的容量快速衰减。