上海交通大學講席教授黃富強及其團隊與清華大學助理教授董巖皓團隊近日取得了一項引人注目的科研成果。他們通過將三元電池材料浸入可樂中,發(fā)現了一種全新的材料改性方法,該方法利用二氧化碳氣泡的定向包裹作用,顯著提升了鋰電池正極材料的穩(wěn)定性,有望大幅緩解鋰離子電池的能量焦慮問題。
在詳細的研究過程中,科學家們觀察到,當三元電池材料被浸入可樂中時,可樂中的二氧化碳氣泡會定向包裹在材料顆粒上,這種特殊的包裹方式導致部分鋰離子空位的形成,為進一步的材料改性提供了可能。
接下來,研究團隊巧妙地將地球上儲量豐富的鈣離子填充進這些鋰離子空位中,形成了一層特殊的表面鈍化層,這一層鈍化層不僅能夠有效抵抗正極界面間的副反應,抑制氧氣的析出,減少材料相變,還能作為“緩沖器”,緩解電池材料外表面與內部晶界的應力,從而顯著提升正極材料的穩(wěn)定性。
據悉,這種全新的“氣泡靶向封裝+表面鈍化”材料界面改性技術,在提升正極材料穩(wěn)定性方面表現出了卓越的效果。通過測試,科學家們發(fā)現,采用這種技術處理后的三元鋰電池,在1C倍率、100次循環(huán)后,容量保持率高達91.2%。當電壓進一步提升至4.8V時,三元鋰電正極材料可擁有918Wh/kg的超高能量密度和100次循環(huán)后89.5%的優(yōu)異容量保持率,優(yōu)于市場主流高鎳/超高鎳正極材料。
此外,該項技術還表現出了良好的普適性,研究團隊發(fā)現,不僅三元鋰電正極材料可以適用于該界面改性技術,鈷酸鋰、富鋰錳等具有超高能量密度潛力的層狀正極鋰電材料也均可適用,這一發(fā)現為鋰電池正極材料的改性提供了新的思路和方法,具有廣闊的應用前景。
黃富強教授表示:“這項研究不僅為鋰電池正極材料的改性提供了新的思路和方法,也為我們提供了一種從生活中尋找科學靈感的全新視角,我們期待這種技術能夠在未來得到更廣泛的應用,為新能源汽車、消費電子等領域的發(fā)展注入新的活力。”
這一突破性的研究成果已在線發(fā)表于材料科學國際頂級期刊《先進材料》,并得到了國內外專家的高度認可。隨著該技術的進一步推廣和應用,我們有理由相信,它將為鋰電池技術的發(fā)展注入新的動力,推動新能源汽車等產業(yè)的快速發(fā)展。
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