当前通讯!研究人员开发无钴正极 可提高电池的容量和寿命

来源:盖世汽车时间:2022-10-11 16:30:01


(相关资料图)

现在,电动汽车销量激增,对钴金属的需求也随之增长。据外媒报道,韩国汉阳大学(Hanyang University)和美国太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)的研究人员证实,在不使用钴的情况下制造高性能层状正极,或将有助于开发更可持续、低成本的锂离子电池解决方案。

到目前为止,从锂离子电池的层状正极中去除钴,极具挑战性。因为使用少量的钴,即可明显改善正极的结构稳定性。同时,可以加快锂离子插层动力学,提高电池的性能。为了解决这一问题,研究人员一直在探讨由Li(NixMn1-x)O2制成的正极。

以往研究显示,Li(Ni0.5Mn0.5)O2无钴正极具有循环稳定性,但无法为电动汽车提供充足的容量。研究人员尝试通过增加Li(Ni0.5Mn0.5)O2正极中的镍含量来提升容量,但未取得明显效果。因为不使用钴的话,很难从主体结构中提取锂。

在这项研究中,研究人员将正极的工作电压从4.3 V提高到4.4 V,以从Li(Ni0.9Mn0.1)O2中提取更多的锂,同时提高电池在最高工作电压下的能量密度和功率密度。为了使锂离子电池在4.4V(最高工作电压)下保持稳定,需要重新设计电池的正极微结构和电解质。

研究人员Chong S. Yoon教授表示:“加入具有高氧化态(Mo、W、Sb、Ta等)的掺杂剂,可以细化初级粒径并稳定脱锂主体结构。研究人员采用一种启发式方法,以确定掺杂1 mol% Mo的(Ni0.9Mn0.1)O2正极可以获得最佳性能。另外,在常规电解质中添加氟代碳酸乙烯酯,可以在4.4 V下强化电解质,保护正极表面免受电解质侵蚀。1 mol% Mo—Li(Ni0.9Mn0.1)O2循环1000次,可保留86%的初始容量,满足所需的电池寿命。”

对于在4.4 V下运行的1 mol% Mo—Li(Ni0.9Mn0.1)O2正极来说,主要问题在于容量随着时间的推移而下降(所有基于富镍层状正极的可充电电池都存在这一问题)。为了确保电池寿命,为设备提供合理时间的动力,首先必须解决容量衰减的问题。

Yoon表示:“在4.4V下,1 mol% Mo—Li(Ni0.9Mn0.1)O2具有优异的循环稳定性。在很大程度上,这要归功于粒度细化和阳离子有序化。通过高温热处理,可以将氢氧化物前体转化为Li(Ni0.9Mn0.1)O2。而在高温热处理过程中,Mo6+离子倾向于沿粒子间边界分离并抑制晶粒生长。通过偏转电荷端附近因晶格突然收缩产生的裂纹,这种超细结构正极中的晶界增加了断裂韧性。”

这种正极中的晶界,可以充当锂离子快速扩散的途径。因为消除了由于其构成而产生的局部不均匀性,可以抑制晶内断裂。通过加入Mo6+,该团队以一种特定的方式在正极中排列阳离子(即混合Li和Ni离子)。这种独特的设计稳定了正极结构,即使是在由于锂离子不均匀提取,正极处于最易受损的时候。

Yoon表示:“研究表明,开发高性能无钴层状正极并不是难以实现的目标。此次提出的1 mol% Mo—Li(Ni0.9Mn0.1)O2正极可在高压下运行,是一种具有经济效益的解决方案,以目前的制造技术是可以实现的。此外,通过阐明钴在从主体结构中提取锂离子过程中的内在作用,这项工作为选择三级掺杂元素提供了材料设计准则,以确保无钴层状正极的结构和机械耐久性。”

这项研究提出的正极设计和构成可以指导未来的研究工作,以提高富镍层状正极的总体性能。此外,这项工作可能为开发高性能无钴电池技术铺平道路,从而提高可持续性和成本效益。Yoon表示:“对于续航里程长、安全性更高的高性能电动汽车来说,下一代锂离子电池很可能是具有富镍无钴正极的全固态电池(ASSB)。目前,研究人员正在探讨将所提出的无钴正极应用于ASSB的可能性。”

关键词: 韩国汉阳大学 太平洋西北国家实验室 无钴正极 电池容量

相关阅读

推荐阅读

当前通讯!研究人员开发无钴正极 可提高电池的容量和寿命

当前通讯!研究人员开发无钴正极 可提高电池的容

研究人员开发无钴正极可提高电池的容量和寿命在不使用钴的情况下制造高性能层状正极,或将有助于开发更可持续、低成本的锂离子电池解决方案。更多

2022-10-11 16:30:01
世界短讯!NASA太空冷却技术 可将电动汽车充电时间缩短至五分钟

世界短讯!NASA太空冷却技术 可将电动汽车充电时

NASA太空冷却技术可将电动汽车充电时间缩短至五分钟美国宇航局(NASA)为未来任务开发的领先温控技术,可使电动汽车充电更快捷。更多

2022-10-11 16:36:36
全球新资讯:研发投入低、CEO年薪12亿,造车在哪儿“烧钱”?

全球新资讯:研发投入低、CEO年薪12亿,造车在哪

研发投入低、CEO年薪12亿,造车在哪儿“烧钱”?新造车企业这一年,有因为裁员、降薪、拖欠工资甚至资金链断裂上热搜的,还有因为产品价格浮动更多

2022-10-11 15:44:26
天天热推荐:陷入麻烦的小鹏,还在不断发力

天天热推荐:陷入麻烦的小鹏,还在不断发力

陷入麻烦的小鹏,还在不断发力国庆假期首日,随着9月终端成绩单被公布,突然发现小鹏好似迎来了新一轮的至暗时刻。作为论据,这家新势更多

2022-10-11 15:29:09
【全球快播报】何小鹏:明年上半年G9将在部分城市开启城市NGP

【全球快播报】何小鹏:明年上半年G9将在部分城市

何小鹏:明年上半年G9将在部分城市开启城市NGP10月10日,何小鹏微博发文,“明年上半年,我们会包括G9等在内的max车型,在部分城市上线这个能更多

2022-10-11 15:30:03
环球要闻:雷诺将发布Twizy继任车型,提升续航、舒适度与速度

环球要闻:雷诺将发布Twizy继任车型,提升续航、

雷诺将发布Twizy继任车型,提升续航、舒适度与速度Duo将于2023年底上市,届时该公司将通过订阅或租赁的方式向消费者提供该车型。更多

2022-10-11 15:34:49
【环球快播报】9月新能源汽车销量再创历史新高,达到70.8万辆

【环球快播报】9月新能源汽车销量再创历史新高,

9月新能源汽车销量再创历史新高,达到70 8万辆10月11日,中国汽车工业协会(以下简称“中汽协”)发布的最新一期产销数据。数据显示,9月,我更多

2022-10-11 15:46:18
环球热点评!2022年三季度汽车投诉分析报告

环球热点评!2022年三季度汽车投诉分析报告

2022年三季度汽车投诉分析报告一、2022年三季度投诉数据概述据车质网数据显示,2022年三季度共受理消费者对汽车产品的有效投诉43,691更多

2022-10-11 09:35:09
+ 点击查看更多精彩
字节跳动计划投资“大量资金”开发VR领域
    据 Protocol 报道,字节跳动正在认真考虑进入虚拟现实(VR)领域...
任天堂Switch曝光:合作伙伴招聘新游戏机开发工程师
    据外媒报道称,任天堂即将推新一代Switch,其中一个最有力的证据...
途牛发布纳斯达克股价不合规通知函
    4月18日,在途牛收到纳斯达克股价不合规通知函后,途牛方面发布声...
一加新机现身:搭载天玑8100处理器,主打快充和游戏
    今天,一款型号显示为PGKM10的一加新机现身GeekBench,这款新机搭...
紫光国微:预计2022年第一季度净利润同比增长69.9%
    紫光国微发布公告称,预计2022年第一季度归属于上市公司股东的净...
斯坦福大学建造小型太阳能电池板原型
    日前,斯坦福大学的研究人员已经建造了一个小型太阳能电池板原型...
    资讯播报