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阿貢國家實驗室開發一種生產無鈷鋰離子正極的新方法

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據外媒報道,阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)研究人員開發一種生產無鈷鋰離子正極的新方法,避免其他低鈷正極生產方式存在的一些問題。

今年早些時候,得克薩斯大學Arumugam Manthiram表示:

目前,鋰離子電池生產以層狀LiMO2正極為基礎(M?=?Ni, Mn, Co; NMC),含有不同比例的錳、鈷和鎳。錳含量豐富,對環境無害,但導電性較差;同時,鈷含量少,毒性相對較大,充電后會變成金屬性的。在所有標準中,鎳含量都居于鈷和錳之間。

為了充分利用三種離子的優點,目前,該行業以LiNi1-y-zMnyCozO2 (1-y-z) < 0.6為基礎,其中鈷含量較大(z > 0.2)。因此,有足夠的理由降低或完全剔除鈷含量,并增加鎳的含量。然而,LiMO2正極中鎳含量較高,會導致若干嚴重問題。比如容量減少、熱穩定性差和空氣反應性。這是因為:(i)一系列相變引起內部壓力;(ii)與電解液表面反應活性高,形成固體電解質厚界面;(iii)與周圍空氣的表面反應活性高,導致表面上產生大量LiOH和LiHCO3。

阿貢團隊稱,現在最受歡迎的低鈷正極生產方法,是開發LiNiO2之類的富鎳分層LiMO2(M?=?Ni, Mn, Co; NMC)氧化物,其中錳和鈷的含量較低,如NMC-811。然而,采用這種方法,在安全性、循環壽命和成本等方面,存在一定的問題。阿貢團隊建議對典型的無鈷層狀氧化物LiNi0.5Mn0.5O2進行改良。

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