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财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,众所周知,锂电池的续航时间会随着时间的推移显著下降。但事实上,它在第一次使用的时刻就会损失相当一部门的容量,这主要是由于在电池循环历程中形成的杂质导致的。

现在,由诺贝尔奖获得者、可充电锂电池的发现者向导的一个团队可能已经找到了这个问题的解决方案――一种新的涂层,可以在一最先就防止上述容量的损失。

据悉,在锂电池的循环历程中,这些杂质会累积在电池富镍阴极中。而只管镍是能量密度的要害,但同时它也是不稳固的:在第一次充放电循环中,这会导致杂质在阴极外面形成,从而立刻降低电池存储容量的10%到18%。

此外,镍会在阴极结构的外面下发生不稳固性,随着时间的推移,也会最先降低电池的存储容量。这项研究已揭晓在《ACS能源快报》(ACS Energy Letters)杂志上。

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2019年,Stanley Whittingham与其他两位科学家因在上世纪70年月开发锂离子电池而获得诺贝尔化学奖。自那以后,这项手艺已经取得了长足的提高,但包罗Whittingham在内的研究职员仍在起劲通过实验差其余质料来改善它们,其中一种很有前途的阴极质料是一种名为NMC 811的镍锰钴质料。

在Whittingham的率领下,由纽约州立大学宾汉姆顿分校、能源部和橡树岭国家实验室的研究职员组成的团队对NMC 811举行了多项化学研究。希望这将防止阴极中的不稳固性,研究职员通过X射线和中子衍射研究对这一点举行了观察。

研究作者Zhou Hui说:“中子很容易穿透阴极质料,展现了铌和锂原子的位置,这让我们能更好地领会铌改性历程是若何事情的。中子散射数据解释,铌原子稳固了外面,削减了第一次循环损失,而在较高的温度下,铌原子取代了阴极质料内部更深的一些锰原子,以提高耐久容量的保留。”

研究职员发现,通话这种镍锰钴质料,锂电池在首次充电循环中就能削减容量损失。最终,它也提供了更好的耐久性能:在250个充电周期内容量保持率到达 93.2%。科学家们以为新的电池设计有很大的潜力,稀奇是在高密度存储是一个优先事项的情形下,例如在电动运输领域。

“电化学性能和结构稳固性方面让NMC 811成为一种候选的阴极质料,可用于更高能量密度的应用,如电动汽车。”Whittingham弥补说,“连系铌涂层和铌原子取代锰原子可能是增添初始容量和耐久容量保留的更好方式。行使现在NMC质料的多步骤制造工艺,这些修改可以很容易地举行放大。”

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