盖世汽车讯 据外媒报道，韩国蔚山科学技术院（UNIST）的研究人员与浦项加速器实验室（Pohang Accelerator Laboratory，PAL）和韩国科学技术院（KAIST）合作，提出了一种稳定高容量电池材料的新方法。该团队通过在富锂层状氧化物（LRLO）阴极材料中人为引入原子级无序，有效地减少了结构退化和能量损失，为开发具有更高能量密度和更长寿命的下一代电池铺平了道路。相关研究成果已在线发表于期刊《ACS Energy Letters》。

图片来源：韩国蔚山科学技术院

LRLO因其优异的容量而成为未来储能解决方案中最有前景的阴极材料之一，其电化学反应中不仅涉及金属离子，还涉及氧的参与。然而，反复充放电循环过程中结构不稳定导致容量衰减和电压下降，阻碍了其实际应用。

为了应对这一挑战，蔚山科学技术院能源与化学工程学院的Hyun-Wook Lee教授与浦项加速器实验室的Young Hwa Jung博士以及韩国科学技术院的Dong-Hwa Seo教授采用了一种创新策略，即有意设计出无序的原子结构。

这种可控的原子无序性阻止了初始相变（称为层状滑移），而这种相变通常会导致不可逆的结构损伤。因此，该材料在长时间循环后仍能保持其完整性和电化学性能。

利用基于密度泛函理论（DFT）的先进计算模型和浦项加速器实验室的同步辐射分析，该团队证实，这种无序结构能够稳定过渡金属与氧之间的键。

实验评估表明，这些无序阴极在首次循环中充放电电压差仅为0.31V，不到传统有序材料0.62V的一半，且初始能量损失仅为0.6%。相比之下，传统阴极的电压差是其两倍，能量损失高达25.8%。

值得注意的是，这些无序阴极在保持能量容量的同时，电压衰减极小（每次循环仅为0.04mV），并在160次循环后仍保留了98%的初始能量。这种卓越的稳定性凸显了原子级无序作为高性能阴极材料通用设计原则的巨大潜力。

该研究的第一作者、来自蔚山科学技术院的Myeongjun Choi表示：“通过将曾经被视为缺陷的原子排列紊乱转化为战略优势，我们开辟了一条提升电池稳定性的新途径。这种方法用途广泛，可以应用于各种LRLO，而不仅仅局限于特定的成分或结构。”

Lee教授补充说道：“尽管LRLO具有巨大的能量潜力，但其商业化应用一直受到结构问题的限制。我们的研究成果为开发更耐用、更轻便、储能效率更高的电池提供了一条充满希望的途径，这将对未来的储能技术产生重大影响。”