電動(dòng)汽車用高能蓄電池需要高容量的蓄電池陰極。新型的鋰過量的富鎂陰極有望取代現(xiàn)有的鎳富集的陰極，但是了解鎂和氧如何適應(yīng)高壓下的電荷存儲(chǔ)對(duì)于其成功適應(yīng)至關(guān)重要。由華威大學(xué)WMG領(lǐng)導(dǎo)的研究與美國研究人員合作，進(jìn)行了一系列X射線研究，以確定氧離子而不是鎂離子正在促進(jìn)電荷存儲(chǔ)。

到2030年，僅電動(dòng)汽車將投入生產(chǎn)，這意味著制造商競(jìng)相制造出價(jià)格合理且可高效充電的高能電池，但傳統(tǒng)的電池陰極無法達(dá)到500Wh/Kg的目標(biāo)

鋰過量的陰極能夠達(dá)到500Wh/Kg，但釋放其全部容量意味著了解如何在高壓下存儲(chǔ)電荷。

華威大學(xué)WMG領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新的X射線研究解決了金屬和氧氣如何促進(jìn)高壓下電荷存儲(chǔ)的問題。

電動(dòng)汽車有一天將在道路上占主導(dǎo)地位，并且對(duì)于消除二氧化碳排放至關(guān)重要，但是汽車制造商面臨的主要問題是如何制造一種價(jià)格合理的，持久耐用的高能量密度電池，該電池可以快速，高效地充電。因此，正在爭(zhēng)相制造具有500Wh/Kg儲(chǔ)能目標(biāo)的EV電池，但是如果不使用新的正極材料，就不可能實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

盡管在過去的10年中不斷取得進(jìn)步，以推動(dòng)用于電動(dòng)汽車的最先進(jìn)的富鎳陰極的性能，但該材料無法提供所需的能量密度。為了增加容量，需要使用更多的鋰，這意味著要超出鎳存儲(chǔ)電子電荷的能力。

富鋰的富鎂陰極提供足夠的能量密度，但要最終達(dá)到500Wh/Kg的儲(chǔ)能目標(biāo)，我們需要了解電子電荷如何存儲(chǔ)在材料中。簡(jiǎn)而言之，就是存儲(chǔ)在鎂或氧位上的電子電荷。

在2月17日今天發(fā)表在《ACS能源快報(bào)》上的論文《富錳堿性過量陰極中的錳被氧化嗎？》中，來自沃里克大學(xué)WMG的研究人員克服了一個(gè)重要的里程碑，了解了鋰過量的富鎂陰極。

涉及常規(guī)和非常規(guī)氧化還原的鋰過量化合物，常規(guī)是指改變其電子密度的金屬離子。在氧氣（或氧氣氧化還原）上可逆地改變電子密度而不形成氧氣的情況是非常規(guī)的氧化還原。文獻(xiàn)中描述了涉及兩種機(jī)制的不同機(jī)制的各種計(jì)算模型，但是最終需要在電池循環(huán)（操作數(shù)）時(shí)進(jìn)行仔細(xì)的X射線研究以驗(yàn)證這些模型。

由華威大學(xué)WMG領(lǐng)導(dǎo)的英國和美國之間的研究人員進(jìn)行了操作X射線研究，以精確量化高壓下的鎂和氧種類。他們演示了X射線束如何不可逆地驅(qū)動(dòng)高度氧化的鎂（Mn7+）不可逆地將氧氣吸附在其他材料中。

但是，通過進(jìn)行仔細(xì)的操作X射線研究，可以避免光束損壞，并且在電池循環(huán)過程中僅在鋰過量的陰極中充電時(shí)觀察到痕量的Mn7+形成。

華威大學(xué)WMG的路易斯·派珀教授解釋說：

“我們最終解決了氧氣而不是金屬氧化還原正在推動(dòng)更高的容量的問題，這意味著我們現(xiàn)在可以設(shè)計(jì)更好的策略來改善此類材料的循環(huán)和性能。”