汉阳大学研究人员发明新型富锰正极 可提高高能锂离子电池的可持续性和稳定性

盖世汽车讯 锂离子电池（LiB）仍然是全球使用最广泛的可充电电池，为大多数便携式和消费电子产品供电。LiB也用于为大多数电动汽车和混合动力汽车提供动力，预计未来几十年这些汽车将日益普及。

尽管LiB性能卓越且已得到大规模应用，但它仍然主要依赖于基于镍（Ni）和钴（Co）的正极材料。然而，众所周知，获取这两种金属所需的工艺会破坏自然环境，同时还会留下大量碳足迹并耗费大量水资源。

过去几十年来，能源研究人员一直在努力寻找既能安全且可持续地获取正极材料，又能与镍基和钴基正极材料的性能相匹配的正极材料。

据外媒报道，汉阳大学（Hanyang University）材料合成与加工研究所（IMD-2）和其他机构的研究人员最近合成了一种新型富锰（Mn-rich）正极材料，它比现有正极材料更具可持续性，但仍可用于开发稳定且高能的锂离子电池。

图片来源： 期刊《Nature Energy》

相关研究论文发表在期刊《Nature Energy》上。论文中介绍的这种正极材料，其特点是具有准有序晶体结构，这意味着原子排列成一种不遵循完美周期模式的有序结构。

研究人员Geon-Tae Park和Nam-Yung Park在论文中写道：“个人交通工具电动化对高能锂离子电池的需求日益增长，这可能导致全球原材料（钴和镍）供应的不确定性。我们提出了一种新型富锰材料，它具有准有序结构，包含两种此前未观察到的混合阳离子有序序列。”

在合成设计的新型富锰材料后，研究人员使用先进的显微镜工具仔细检查了其原子结构。然后，他们观察了该材料在高压下的响应情况，并将其集成到完整的电池单元中，以评估其作为正极的潜力。

论文中写道：“部分有序结构使脱锂正极在高截止电压下保持稳定，具有无应变特性，a轴和c轴的结构变化均限制在约1%以内。该结构可在全电池中实现高电压循环，并具有卓越的热安全性。”

两位研究人员及其同事进行的初步测试取得了令人鼓舞的结果，因为他们发现该正极在锂离子电池中保持了高容量，与使用富镍正极时获得的容量相当。富锰正极在高电压下也表现出色，并且其性能不会随着时间的推移而迅速下降。

Park及其同事写道：“这种高性能富锰层状正极材料具有准有序晶体结构，有望缓解电池行业对镍的需求不断增长以及从镍矿石中提取镍所带来的环境问题所带来的供应不确定性。”

这项最新研究可能很快为可持续高能锂离子电池的开发开辟新的可能性。经过进一步的测试和挖掘潜力，研究人员引入的富锰层状正极材料可用于改进电池的电气性能和便携式电子设备，有助于减少全球对目前通过破坏环境和社会不可持续的方式获取的金属的依赖。