制造更好的鋰離子電池要同時(shí)處理大量因素，從保持電池的陰極導(dǎo)電和離子導(dǎo)電到確保電池在多次循環(huán)后保持安全。在一項(xiàng)新的發(fā)現(xiàn)中，美國能源部阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們利用氧化化學(xué)氣相沉積技術(shù)開發(fā)了一種新的陰極涂層，這種技術(shù)可以幫助解決鋰離子電池的這些和其他幾個(gè)潛在問題。阿貢杰出的研究員和電池科學(xué)家哈利勒阿明說：我們發(fā)現(xiàn)的這種涂層真是一石二鳥。

新陰極涂層能否讓鋰離子電池更安全耐用？

在這項(xiàng)研究中，首創(chuàng)從鎳錳鈷(NMC)陰極材料中提取粒子，并用一種叫做PEDOT的含硫聚合物將其包裹起來。當(dāng)電池充電和放電時(shí)，這種聚合物為陰極供應(yīng)一層保護(hù)，使其免受電池電解質(zhì)的傷害。傳統(tǒng)涂層只保護(hù)微米大小的陰極粒子表面，使其內(nèi)部容易開裂。與此不同，PEDOT涂層能夠穿透陰極粒子的內(nèi)部，新增了額外的屏蔽層。此外，雖然PEDOT阻止了電池和電解質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)，但它確實(shí)允許鋰離子和電子的必要運(yùn)輸，這是電池運(yùn)行所要的。

可以提高電池的電子和離子導(dǎo)電性，同時(shí)提高電池的安全性和循環(huán)性能。

這項(xiàng)研究的第一作者、阿爾貢化學(xué)家徐貴良(GuiliangXu)說：這種涂層基本上對所有使電池工作的過程和化學(xué)過程都很友好，對所有可能導(dǎo)致電池退化或故障的反應(yīng)都不友好。這種涂層還能在很大程度上防止另一種導(dǎo)致電池陰極失活的反應(yīng)。在這個(gè)反應(yīng)中，陰極材料轉(zhuǎn)變成另一種形式稱為尖晶石。幾乎沒有尖晶石形成與它的其他性質(zhì)結(jié)合，使這種涂層是一個(gè)非常令人興奮的材料。PEDOT材料還顯示了防止氧釋放的能力，氧釋放是NMC陰極材料在高壓下降解的一個(gè)重要因素。這種PEDOT涂層也被發(fā)現(xiàn)能夠抑制充電過程中的氧氣釋放，這使得結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，也提高了安全性。