据国外媒体报道，法拉第研究所CATMAT项目的一些成员和牛津大学的科学家在研究下一代正极材料时，对富锂正极材料中的氧氧化还原过程有了新的认识，并提出了提高锂离子电池能量密度的方法。
牛津大学教授、法拉第研究所首席科学家彼得·布鲁斯(Peter Bruce)教授表示:“在不断提高锂离子电池能量密度的过程中，能够利用氧-氧化还原阴极的电位是非常重要的。此外，与目前商用的富镍阴极相比，氧氧化还原阴极还能带来更大的改进。对氧-氧化还原基本机制的深入理解是制定策略和减少此类材料当前局限性的重要措施，可以促进其潜在商业应用的实现。”
法拉第研究所首席执行官帕姆·托马斯(Pam Thomas)表示:“在英国电气化竞赛中找到突破性的解决方案，需要对行业相关目标进行大规模的集中研究。法拉第研究所研究人员的发现开启并加速了电池材料研究方法的探索，从而提高了未来电动汽车的续航里程。这一突破是利用英国的钻石光源和罗伊斯研究所的先进设备实现的，这也证明了维护英国的研究基础设施非常重要。”
(来源:法拉第研究所)
提高电动汽车的续航里程，需要电池材料在更高的电压下储存更多的电荷，从而实现高“能量密度”。增加锂离子阴极材料如层状过渡金属氧化物和钴、镍和锰的能量密度的方法有限。还有一种研究方法是在氧化物离子和过渡金属离子上储存电荷。
多年来，使用这种氧氧化还原材料来提高阴极能量密度也是一种很有潜力的方法。然而，这种材料在首次充电时会发生结构变化(主要是不可逆变化)，导致后续的放电和充电循环电压显著下降，从而阻碍了其在商用电池中的潜在应用。
为了发现氧-氧化还原反应的机理，解释上述结构变化，一段时间以来，世界各地的科学家都在进行研究，但仍然很难做出明确的解释。过去，诸如共振非弹性X射线散射(RIXS)的技术已经成功地用于检测氧的变化。然而，通过与钻石光源的研究人员合作，法拉第研究所的研究人员成功揭示了RIXS的特性，表明大多数材料中的氧化物是分子氧，而不是过氧化物或其他化合物。
巴斯和卡特马特大学的首席研究员赛弗尔·伊斯拉姆教授说:“计算模型证明分子氧的变化可以解释两个观察到的电化学反应，一个是首次放电时电压降低的问题，另一个是结构变化的问题。以上两种反应在材料的大部分部分都可以解释。这种将分子氧和电压损失联系起来的统一模型可以帮助研究人员提出实用的策略来避免氧氧化还原引起的不稳定性，从而为实现更可逆的高能量密度锂离子阴极提供了一种可能的途径。”
本文提出了六种可能的策略，这些策略目前都在CATMAT项目中进行研究。了解力学原理可以加快这些领域的研究，为迭代、试错提供替代方案。在新的研究方向上，研究人员正在开发一种独特的“超结构”，以控制过渡金属层中锂原子的顺序，从而提高结构稳定性，降低电压损失。据国外媒体报道，法拉第研究所CATMAT项目的一些成员和牛津大学的科学家在研究下一代正极材料时，对富锂正极材料中的氧氧化还原过程有了新的认识，并提出了提高锂离子电池能量密度的方法。
牛津大学教授、法拉第研究所首席科学家彼得·布鲁斯(Peter Bruce)教授说:“在不断提高锂离子电池能量密度的过程中，能够利用潜力非常重要……氧氧化还原阴极。此外，与目前商用的富镍阴极相比，氧氧化还原阴极还能带来更大的改进。深入了解氧氧化还原的基本机制是制定策略和减少此类材料目前局限性的重要措施，可以促进其潜在商业应用的实现。"
法拉第研究所首席执行官帕姆·托马斯(Pam Thomas)表示:“在英国电气化竞赛中找到突破性的解决方案，需要对行业相关目标进行大规模的集中研究。法拉第研究所研究人员的发现开启并加速了电池材料研究方法的探索，从而提高了未来电动汽车的续航里程。这一突破是利用英国的钻石光源和罗伊斯研究所的先进设备实现的，这也证明了维护英国的研究基础设施非常重要。”
(来源:法拉第研究所)
提高电动汽车的续航里程，需要电池材料在更高的电压下储存更多的电荷，从而实现高“能量密度”。增加锂离子阴极材料如层状过渡金属氧化物和钴、镍和锰的能量密度的方法有限。还有一种研究方法是在氧化物离子和过渡金属离子上储存电荷。
多年来，使用这种氧氧化还原材料来提高阴极能量密度也是一种很有潜力的方法。然而，这种材料在首次充电时会发生结构变化(主要是不可逆变化)，导致后续的放电和充电循环电压显著下降，从而阻碍了其在商用电池中的潜在应用。
为了发现氧-氧化还原反应的机理，解释上述结构变化，一段时间以来，世界各地的科学家都在进行研究，但仍然很难做出明确的解释。过去，诸如共振非弹性X射线散射(RIXS)的技术已经成功地用于检测氧的变化。然而，通过与钻石光源的研究人员合作，法拉第研究所的研究人员成功揭示了RIXS的特性，表明大多数材料中的氧化物是分子氧，而不是过氧化物或其他化合物。
巴斯和卡特马特大学的首席研究员赛弗尔·伊斯拉姆教授说:“计算模型证明分子氧的变化可以解释两个观察到的电化学反应，一个是首次放电时电压降低的问题，另一个是结构变化的问题。以上两种反应在材料的大部分部分都可以解释。这种将分子氧和电压损失联系起来的统一模型可以帮助研究人员提出实用的策略来避免氧氧化还原引起的不稳定性，从而为实现更可逆的高能量密度锂离子阴极提供了一种可能的途径。”
本文提出了六种可能的策略，这些策略目前都在CATMAT项目中进行研究。了解力学原理可以加快这些领域的研究，为迭代、试错提供替代方案。在新的研究方向上，研究人员正在开发一种独特的“超结构”，以控制过渡金属层中锂原子的顺序，从而提高结构稳定性，降低电压损失。
标签：发现
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