盖世汽车讯 超富氧化铁锂是一种经济高效的可充电锂离子电池阴极材料，通过添加少量丰富的矿物元素可以提高其能量容量和并改善充电循环。据外媒报道，日本北海道大学（Hokkaido University）、东北大学（Tohoku University）和名古屋工业大学（Nagoya Institute of Technology）的研究人员取得氧化铁锂新进展，并将相关研究论文发表于期刊《ACS Materials Letters》。

图片来源：北海道大学

锂离子电池已成为现代生活中不可或缺的一部分，广泛应用于移动电话、电动汽车和大型电力存储系统等领域。

研究人员不断研究，以提高其容量、效率和可持续性。但现在面临的一个主要挑战是需要减少对稀有且昂贵资源的依赖。一种方法是使用更高效和可持续的材料作为电池阴极，这里会发生关键的电子交换过程。

研究人员致力于提高基于特定锂铁氧化物化合物的阴极的性能。2023年，研究人员报道了一种有前途的阴极材料Li5FeO4，该材料利用铁和氧的氧化还原反应表现出高容量。然而，其开发遇到了与充电循环过程中氧气产生相关的问题。

“我们现在发现，通过将少量丰富的元素（例如铝、硅、磷和硫）掺杂到阴极的晶体结构中，可以显著提高循环性能，”北海道大学理学部化学系副教授Hiroaki Kobayashi表示。

事实证明，增强的一个关键化学方面是结构内掺杂剂和氧原子之间形成强“共价”键。当原子之间共享电子时，这些键将原子保持在一起，而不是带正电和带负电的离子之间的“离子”相互作用。Kobayashi表示：“掺杂剂和氧原子之间的共价键使得有问题的氧释放在能量上不太有利，因此不太可能发生。”

研究人员利用X射线吸收分析和理论计算来探索阴极材料结构变化（引入不同掺杂元素引起）的细节。这使研究人员能够为观察到的改进提出理论解释。研究人员还使用电化学分析来量化阴极能量容量、稳定性以及充电和放电阶段之间循环的改进，显示容量保留率从50%增加到90%。

图片来源：北海道大学

Kobayashi总结道：“我们将继续发展这些新见解，希望为电池技术的进步做出重大贡献，如果要按照全球应对气候变化努力的要求，电力广泛取代化石燃料的使用将至关重要。”