昆士兰大学研究人员开发新纳米技术!使锂离子电池寿命翻倍

澳大利亚昆士兰大学(The University of Queensland)的研究人员开发了一种新纳米技术,据称可使高压锂离子电池的寿命延长一倍以上,为实现更高密度和更低成本的储能解决方案铺平道路。

该团队设计了一种只有原子厚度的正极材料,可以减少锂离子电池中的腐蚀行为。这种材料表现出更好的高压循环稳定性,经过1000次循环后,容量保持率接近80%。

该研究团队由昆士兰大学化学工程学院和澳大利亚生物工程与纳米技术研究所(AIBN) 的人员组成。研究负责人Lianzhou Wang教授表示,该团队已经展示了一种可充电锂离子电池,可在超过1000次循环中保持稳定。“研究人员在高压正极表面设计了一种独特的原子厚度功能层。正极材料是锂离子的来源,也是影响电池循环寿命的关键方面。这种新方法的特点是,在可扩展的工艺中使用最小的保护涂层,为在下一代高能电池中部署这些丰富的高压材料铺平了道路。”

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电池退化的主要原因在于各种腐蚀现象。新工艺将提高各类设备中使用的电池寿命,如智能手机和电动汽车。这项新技术涉及在氧化锂镍锰(LNMO)正极材料上应用外延工程润湿层(epitaxially-engineered wetting layer)。该团队表示,这种原子厚度润湿层可以长期抑制正极上的过渡金属溶解,而不影响正极动力学。

在全锂离子钮扣电池配置下进行测试时,该涂层LNMO结合石墨负极和非水电解液,在290mAg−1下,经过1000次循环后的容量保持率约为77%。最终放电容量约为80mAhg−1,平均库仑效率(CE) >99%。

随着行业脱碳压力越来越大,开发成本更低、能量密度更高、循环寿命更长的锂离子电池,具有重要意义。研究人员相信,这种纳米技术将拥有广泛的行业应用,包括消费电子产品、电动汽车和储能设备。

澳大利亚VSPC公司的技术专家Dr Rosalind Gummow对这一进展表示欢迎。该公司是锂电技术商Lithium Australia NL的子公司,专注于领先锂离子电池正极材料的开发和商业化。Gummow博士表示:“使用外延表面层来提高高压正极的循环效率和寿命,对于提高锂离子电池的能量密度,这种新方法具有重要意义。这项研究所开发的方法,也可能有助于稳定其他在循环过程中迅速降解的正极材料。”

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