財聯(lián)社10月8日訊（編輯 黃君芝）據報道，一組來(lái)自英國的科學(xué)家們在“理解和克服與鋰離子電池中使用的富鎳正極材料相關(guān)的挑戰”方面取得了重大突破。

鋰離子電池因其高能量密度和可充電性被廣泛應用于各種應用，但與正極材料穩定性相關(guān)的挑戰阻礙了其整體性能和壽命。據了解，雖然上述材料可以幫助實(shí)現高電壓和高容量，但它們的實(shí)際使用受到結構問(wèn)題和氧氣消耗的限制。

英國伯明翰大學(xué)和劍橋大學(xué)的最新研究表明，“氧空穴”的形成（氧離子失去電子的地方）在LiNiO2（層狀鎳酸鋰）陰極的降解中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。這加速了氧氣的釋放，從而進(jìn)一步降解陰極材料。

研究人員在英國地區超級計算機上使用了一套最先進(jìn)的計算技術(shù)，檢查了LiNiO2陰極充電時(shí)的行為。他們發(fā)現，在充電過(guò)程中，材料中的氧發(fā)生了變化，而鎳的電荷基本保持不變。

他們說(shuō)，“我們發(fā)現鎳離子的電荷始終維持在+2，無(wú)論是在充電還是放電狀態(tài)下。與此同時(shí)，氧的電荷從-1.5變化到約-1。這很不尋常，傳統模型假定在充電過(guò)程中氧的電荷保持在-2，這些變化表明氧不太穩定，我們已經(jīng)找到了一種讓它離開(kāi)富鎳正極的途徑?！?/p>

研究人員將他們的計算結果與實(shí)驗數據進(jìn)行了比較，并發(fā)現結果與觀(guān)察到的情況吻合良好。他們提出了氧在這一過(guò)程中丟失的機制，涉及氧自由基的結合形成過(guò)氧化物離子，然后轉化為氧氣，留下了材料中的空位。這一過(guò)程釋放能量并形成單態(tài)氧，一種高度反應性的氧形式。

至此，他們得出結論，“氧空穴”的形成嚴重損害了鋰離子電池中富鎳正極材料，并提出了摻雜劑來(lái)增強電池的穩定性和壽命。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《焦耳》雜志上。

“潛在地，通過(guò)添加減少氧氣氧化還原反應，同時(shí)促進(jìn)過(guò)渡金屬氧化還原反應的摻雜劑，尤其是在表面，減少單態(tài)氧的產(chǎn)生，我們可以增強這類(lèi)鋰離子電池的穩定性和壽命，為更高效可靠的能源存儲系統鋪平道路?！彼麄冄a充道。