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荷兰科学家发现无序可以改善锂离子电池的寿命

盖世汽车刘丽婷 2024-05-13 18:05:42

盖世汽车讯是什么决定了电池的循环寿命？更重要的是，如何延长电池循环寿命？据外媒报道，由荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology，TU Delft）领导的一个国际研究小组发现，氧化物阴极材料的局部无序增加了锂离子电池的充电和放电次数。相关研究结果发表在期刊《Nature》。

图片来源：TU Delft

可充电电池是能源转型的关键组成部分，尤其是现在越来越多的可再生能源可供使用。在众多类型的可充电电池中，锂离子电池是功能最强大、应用最广泛的电池之一。为了将它们电连接，层状氧化物通常会作为电极。然而，当电池充电时，它们的原子结构变得不稳定，这最终会影响电池的循环寿命。

为了解决这个问题，代尔夫特理工大学的“电化学能量存储（Storage of Electrochemical Energy）”小组与国际研究人员合作。该论文的第一作者Qidi Wang表示：“用作锂离子电池正极材料的层状氧化物是整齐有序的。我们进行了结构设计研究，通过改进的合成方法将化学短程无序引入到这种材料中。结果，它在电池使用过程中变得更加稳定。”

改进的结构稳定性使电池在200次充/放电循环后的容量保持率几乎翻倍。此外，这种化学短程无序增加了电极中的电荷转移，从而缩短了充电时间。该团队展示了钴酸锂（LiCoO2）和镍锰钴酸锂（NMC811）等成熟的商业阴极的这些优势。

研究结果可能会催生新一代锂离子电池，其制造成本更低，并且在其使用寿命内每单位存储能量的二氧化碳排放量更小。该团队接下来将研究是否可以使用相同的材料设计原理，用不太稀缺的原材料来构建阴极。

该论文的资深作者Marnix Wagemaker表示：“钴和镍都是所谓的能源技术关键材料，减少电池中这些材料的使用将是一件好事。”