科学家确定紊乱可以改善锂离子电池的寿命

是什么决定了电池的循环寿命?更重要的是，我们如何扩展它?由代尔夫特理工大学领导的一个国际研究小组发现，氧化物阴极材料的局部无序增加了锂离子电池的充电和放电次数。他们的研究结果发表在《自然》杂志上。

可充电电池是能源转型的关键组成部分，尤其是现在越来越多的可再生能源可供使用。在众多类型的可充电电池中，锂离子电池是功能最强大、应用最广泛的电池之一。

为了将它们电连接，通常使用层状氧化物作为电极。然而，当电池充电时，它们的原子结构变得不稳定。这最终会影响电池的循环寿命。

为了解决这个问题，代尔夫特理工大学的“电化学能量存储”小组与国际研究人员合作。该论文的第一作者 Qidi Wang 表示：“用作锂离子电池正极材料的层状氧化物是整齐有序的。我们进行了结构设计研究，通过改进的合成方法将化学短程无序引入到这种材料中。结果，它在电池使用过程中变得更加稳定。”

改进的结构稳定性使电池在 200 次充电/放电循环后的容量保持率几乎翻倍。此外，这种化学短程无序增加了电极中的电荷转移，从而缩短了充电时间。该团队展示了钴酸锂 (LiCoO2) 和镍锰钴酸锂 (NMC811)等成熟的商业阴极的这些优势。

研究结果可能会催生新一代锂离子电池，其制造成本更低，并且在其使用寿命内每单位存储能量的 CO2足迹更小。该团队接下来将研究是否可以使用相同的材​​料设计原理，用不太稀缺的原材料来构建阴极。

该论文的资深作者 Marnix Wagemaker 表示：“钴和镍都是所谓的能源技术关键材料，减少这些材料在电池中的使用将是一件好事。”

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