先進正極材料有望大幅提升電動汽車續航里程

一個研究團隊研發出了更先進的正極材料，這是電動汽車電池的一個關鍵部件。他們的研究成果可能會開啓高容量、高安全性鋰離子電池材料發展的新篇章。他們的論文發表在《美國化學會納米》（ACS Nano）雜誌上。

正極材料是鋰離子電池的關鍵部件，因此是電池主要性能指標（包括容量、壽命、功率輸出特性、穩定性，以及鋰離子的儲存和電能的釋放）的重要決定因素。鎳鈷錳（NCM）高鎳含量的正極材料具有優勢，因爲它們比傳統材料儲存更多能量，從而能顯著增加電動汽車的續航里程。

問題在於，這些材料較高的鎳含量會導致在反覆充放電過程中顆粒破裂和容量快速下降，而且隨之產生的大量氣體排放會損害安全性。

爲解決這一問題，研究團隊分析了富鎳鎳鈷錳正極材料性能下降和氣體排放的原因。他們利用先進的分析技術，包括透射電子顯微鏡和表面分析，來觀察正極材料內部的變化，發現初始充電電壓較低時，材料表面會形成納米級孔隙，這會導致電池性能下降。

此外，該團隊證明，僅提高初始活化充電電壓這一簡單方法，無需使用傳統的複雜摻雜或表面處理工藝，就能有效防止正極材料的結構坍塌。他們的研究證實，設定較高的初始電壓有助於穩定正極材料的結構，防止導致性能下降的納米裂紋產生。

這個研究團隊由大邱慶北科學技術院（DGIST）物理與化學系的樸京洙（Kyoungsoo Park）教授領導，並與嘉泉大學的樸光鎮（Kwangjin Park）教授合作。

樸教授表示：“這個研究的意義在於揭示了此前並不明確的富鎳正極材料性能下降的原因。該研究深入到原子層面，發現了一種在使用正極材料時輕鬆實現高容量和高安全性的新方法。這些發現將有助於下一代鋰離子電池的開發，最終開啓電動汽車續航里程達1000公里的時代。”