美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室三天前宣布，科學(xué)家們已經(jīng)通過(guò)氧化化學(xué)氣相沉積技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種新型陰極涂層，這有助于解決鋰離子電池的幾個(gè)潛在問(wèn)題。

一種新型的陰極涂層可以提高鋰電池的安全性和能量密度

新的涂層有望在市場(chǎng)上買(mǎi)到

與傳統(tǒng)的只保護(hù)陰極顆粒表面的涂層相比，新的pedot涂層具有穿透陰極顆粒內(nèi)部的能力，增加了一層屏蔽層。阿貢著名的研究人員和電池科學(xué)家哈利勒·阿明（khalil amine）表示，這種新涂層有望在未來(lái)幾年內(nèi)上市。

全球信息提供商IHS Markit的數(shù)據(jù)顯示，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)，導(dǎo)致今年預(yù)計(jì)部署4.3千兆瓦的并網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的這種新涂層，或許能夠解決電池儲(chǔ)能行業(yè)最為關(guān)注的問(wèn)題——密度和安全性，從而使全球儲(chǔ)能市場(chǎng)更加繁榮。

一種新型的陰極涂層可以提高鋰電池的安全性和能量密度

新的涂層可以是“雙重射擊”

顯然，電池安全一直是科學(xué)家們研究的重點(diǎn)之一，但正是所謂的壓力才有動(dòng)力。

近兩年電池設(shè)施爆炸事故的發(fā)生，無(wú)疑加速了電池行業(yè)在這一領(lǐng)域的研究。阿貢實(shí)驗(yàn)室表示，經(jīng)過(guò)兩年的研究和優(yōu)化，研發(fā)出一種涂層，可以防止電池和電解液之間的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)讓電池的所有其他反應(yīng)過(guò)程都能正常工作，不受干擾。在這項(xiàng)研究中，我們首先從nmc陰極材料中提取顆粒，并用一種叫做pedot的含硫聚合物包裹它們。當(dāng)電池充電和放電時(shí)，聚合物為陰極提供一層保護(hù)，使其免受電池電解液的影響。阿貢實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家徐桂亮說(shuō)：“這種涂層對(duì)使電池工作的所有過(guò)程和化學(xué)過(guò)程，以及可能導(dǎo)致電池退化或失效的所有反應(yīng)，基本上都是友好的。”

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，這種pedot涂層可以抑制充電過(guò)程中的氧氣釋放，從而使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，進(jìn)一步提高安全性。而通過(guò)提高鋰離子電池的能量密度，新的陰極涂層pedot有望降低電池的整體成本，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的電氣化。研究人員認(rèn)為，有了這種涂層，含有NMC的鋰電池要么可以在更高的電壓下工作以增加能量輸出，要么壽命更長(zhǎng)，或者兩者兼而有之。

一種新型的陰極涂層可以提高鋰電池的安全性和能量密度

同時(shí)，阿貢實(shí)驗(yàn)室解決了與鋰離子電池相關(guān)的另一個(gè)重要問(wèn)題：性能對(duì)比試驗(yàn)。評(píng)價(jià)電極或電解液材料的革新是否是對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的一種改進(jìn)，但目前還沒(méi)有鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)方法。

工程師和研究人員經(jīng)常根據(jù)鋰離子電池技術(shù)的預(yù)期應(yīng)用設(shè)計(jì)自己的程序來(lái)表征鋰離子電池。這使得對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的任何比較都極其復(fù)雜。

為了解決這一問(wèn)題，阿貢實(shí)驗(yàn)室與華威大學(xué)、奧沃能源公司、夏威夷國(guó)家能源研究所和捷豹路虎公司合作，回顧了世界各地用于表征鋰離子電池性能的各種測(cè)試方法的文獻(xiàn)，以便深入了解最佳實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)室希望“我們的研究結(jié)果有一天能為不同用途的鋰離子電池的測(cè)試提供更可靠、更具可比性的方法。”