研究人员利用石墨烯涂层将镍酸锂正极的寿命翻倍 以提高EV电池性能

镍酸锂（LiNiO2）是一种很有前景的正极材料。这种材料具有极高的容量和无钴构成，可以实现大规模制造，而且更具可持续性。然而，其在高工作电压下的循环寿命较短，使实际应用受到阻碍。

（图片来源：浦项工科大学）

据外媒报道，韩国浦项工科大学（POSTECH）和美国西北大学（Northwestern University）的联合研究小组提出一种方法，在不含钴的LiNiO2（LNO）表面涂上一层薄薄的石墨烯，从而阻止生成氧气，将其寿命提高一倍以上。

POSTECH钢铁及能源材料技术研究院（Graduate Institute of Ferrous and Energy Materials Technology）的Park Kyu-young教授表示：“借助于该项研究成果，可以加速无钴LNO的商业化。”

通过对LNO中与氧堆积化学相关的高压降解级联进行多尺度探索，研究团队发现，晶格氧损失在高电荷态的局部O3~O1堆积转变中起着关键作用，这随后在循环过程中导致镍离子迁移和不可逆的堆积层错。

该团队表示：“这种不受欢迎的原子级结构演化，加速微观电化学蠕变、开裂，甚至层弯曲，最终导致LNO粒子发生宏观机械降解。采用石墨烯基密封表面涂层，使高电荷状态下LNO中的氧损失减弱，这抑制了降解级联的启动，从而大大提高LNO的高压容量保持能力。”

钴是一种昂贵的稀土元素，广泛应用于锂离子电池。许多研究致力于减少组合物中的钴含量或完全去除钴，以打造无钴正极。中国企业专注于以磷酸铁锂（LFP）为正极材料、以金属衬底石墨碳电极为负极的电池。无钴LFP电池具有低成本、低毒性和长期稳定性，其主要缺点是能量密度比钴酸锂低。韩国企业致力于生产无钴低成本材料，以克服LFP电池的缺点。韩国电池材料初创企业Singular Materials Laboratory开发了一种无钴高锰正极材料，比磷酸铁锂电池的能量密度更高。