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研究人员设计出用于锂离子电池的层状氧化物阴极 可实现快速充电和高安全性
盖世汽车讯 据外媒报道，中国湖南大学（Hunan University）的研究人员设计出用于可充电锂离子电池的层状氧化物阴极，仅使用超低量的钴即可实现快速充电、较长使用寿命和高安全性。这项研究已发表在期刊《国家科学进展》（National Science Open）上。
图片来源：《国家科学进展》
近年来，锂离子二次电池在全球电动汽车的快速增长中发挥了至关重要的作用。通常情况下，锂离子电池阴极含有钴，以确保快速充电能力。然而，由于钴的需求激增而供应有限，锂离子电池材料的成本大幅增加。主要挑战是如何在保持快速充电性能的同时减少钴的使用。
为解决这一问题，研究人员通过优化钴在高镍层状氧化物阴极颗粒中的分布，合成了由坚固的导电保护层、梯度Li+离子导电层和稳定的体相组成的合理结构。分析表明，坚固的导电保护层和梯度Li+离子导电层可显著提高材料的离子导电性和电子导电性。因此，即使钴含量极低，该结构也表现出优异的倍率性能（快速充电）。
此外，具有适度阳离子混合的体相和表面导电保护层能有效地确保材料的稳定性，从而实现卓越的循环稳定性和安全性。在电池性能方面，该阴极的倍率性能（5C）提升至原来的2倍，并在全电池高电压下循环300次后，容量保持率达90.4%。这些优点表明，研究人员所设计的阴极具有巨大的实际应用潜力。
该研究的资深作者、湖南大学Lu教授表示：“我们的研究证明了合理的结构设计可以显著降低钴含量，同时保持电池的高倍率性能和较长使用寿命。这为开发低成本、高性能的锂离子电池材料提供了新的思路。”
此外，对于结构稳定性好但动力学性能差的阴极材料，该研究表明，同时设计表面晶体结构和体相是以较低成本确保优异电化学性能的有效方法。
