韩国开发无钴正极材料 经过500次循环保持83%的容量

据外媒报道，韩国研究人员开发出一种高容量正极材料，可以在不使用昂贵且有的钴的情况下，使锂离子电池保持数百次稳定的充放电循环，这将有助于实现电动汽车的长途驾驶。

(来源:浦项科技大学)

浦项科技大学材料科学与工程系的研究团队通过开发富锂层状材料的简单合成工艺来控制局域结构，从而实现了这一目标。这种高能量密度正极材料不仅可以稳定维持500次以上的充放电循环，而且不需要使用昂贵且有的钴金属，将成为有前途的下一代高容量正极材料之一。

电动汽车的续航里程和充放电循环取决于可充电锂离子电池电极材料的独特性能。当锂离子在正负电极之间来回流动时，就会产生电能。在使用富锂层状材料的情况下，当大量锂被抽出和嵌入时，循环次数急剧下降。值得注意的是，当大量的锂被提取，在高充电状态下发生氧反应时，结构崩溃，导致电池无法保持其充放电特性或高能量密度，进行长期循环。这种循环性能的恶化阻碍了它的商业化。

该团队曾经发现，富锂层状材料的过渡金属层和锂层之间原子的均匀分布可能是激活富锂层状材料电化学反应和循环性能的重要因素。该团队进行了一项研究，以控制合成条件，改善结构中的原子分布。利用固态反应，该团队开发了一种简单高效的新工艺，可用于制造原子分布优化的阴极材料。结果表明，这种富锂层状材料从电化学活性和循环性能方面都具有优化的局部结构，使得大量锂可以重复使用。实验还证实了氧的氧化还原反应在数百次循环中是稳定可逆的。

与能量密度为600Wh/kg的常规商用高镍层状材料(如LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2)相比，在此优化条件下合成的无钴富锂层状材料的可逆能量在1100wh/kg时提高了180%。即使去除大量锂，也能保持稳定的结构，使电池在100次循环后仍能保持95%左右的容量，500次循环后仍能保持83%的容量。在这一突破性性能的帮助下，预计电池在数百次循环后仍能保持稳定的高能量。

研究人员表示:“对于下一代高容量富锂层状材料，循环性能是重要问题之一。这些研究成果的意义在于，通过相对简单地改变工艺，这个问题得到了极大的改善。”据外媒报道，韩国研究人员开发出一种高容量正极材料，可以在不使用昂贵且有的钴的情况下，使锂离子电池保持数百次稳定的充放电循环，这将有助于实现电动汽车的长途驾驶。

(来源:浦项科技大学)

浦项科技大学材料科学与工程系的研究团队通过开发富锂层状材料的简单合成工艺来控制局域结构，从而实现了这一目标。这种高能量密度正极材料不仅可以稳定维持500次以上的充放电循环，而且不需要使用昂贵且有的钴金属，将成为有前途的下一代高容量正极材料之一。

电动汽车的续航里程和充放电循环取决于可充电锂离子电池电极材料的独特性能。当锂离子在正负电极之间来回流动时，就会产生电能。在使用富锂层状材料的情况下，当大量锂……m被提取和插入，循环次数急剧减少。值得注意的是，当大量的锂被提取，在高充电状态下发生氧反应时，结构崩溃，导致电池无法保持其充放电特性或高能量密度，进行长期循环。这种循环性能的恶化阻碍了它的商业化。

该团队曾经发现，富锂层状材料的过渡金属层和锂层之间原子的均匀分布可能是激活富锂层状材料电化学反应和循环性能的重要因素。该团队进行了一项研究，以控制合成条件，改善结构中的原子分布。利用固态反应，该团队开发了一种简单高效的新工艺，可用于制造原子分布优化的阴极材料。结果表明，这种富锂层状材料从电化学活性和循环性能方面都具有优化的局部结构，使得大量锂可以重复使用。实验还证实了氧的氧化还原反应在数百次循环中是稳定可逆的。

与能量密度为600Wh/kg的常规商用高镍层状材料(如LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2)相比，在此优化条件下合成的无钴富锂层状材料的可逆能量在1100wh/kg时提高了180%。即使去除大量锂，也能保持稳定的结构，使电池在100次循环后仍能保持95%左右的容量，500次循环后仍能保持83%的容量。在这一突破性性能的帮助下，预计电池在数百次循环后仍能保持稳定的高能量。

研究人员表示:“对于下一代高容量富锂层状材料，循环性能是重要问题之一。这些研究成果的意义在于，通过相对简单地改变工艺，这个问题得到了极大的改善。”

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