德国科学家研究阴极材料退化机理 有望将锂离子电池容量增加30%

据外媒报道，德国卡尔斯鲁厄理工学院（Karlsruhe Institute of Technology，KIT）及合作机构的研究人员为研发未来高能量锂离子电池，研究了阴极材料合成过程中结构的变化，并获得了有关阴极材料退化机理的重要发现，或有助于研发更大容量的电池，以增长电动汽车的续航里程。

到目前为止，电动汽车未获得突破性进展是因为受到了续航里程不足等因素的阻碍，具备更高蓄电量的电池有望缓解此种情况。应用材料-储能系统（IAM-ESS）研究所所长Helmut Ehrenberg教授表示：“我们正在研发此类高能量系统，在我们看来，基于对电池电化学过程的理解，加上创新使用新材料，有望将锂离子电池的存储容量增加30%。”

高能量锂离子电池技术与传统电池技术的区别在于阴极材料的不同，不再采用不同比例镍、锰和钴构成的层状氧化物，转而使用含过量锂、富含锰的材料，能够大大提高阴极材料的单位体积/质量储能能力。不过，到目前为止，采用此种材料会遇到一个问题。

例如，在电池插入和提取锂离子的过程中（电池的基本功能），高能量阴极材料会退化。经过一定时间后，层状氧化物会变成一种晶体结构，电化学性能特别差。结果发现，锂离子电池的平均充放电电压在一开始时就降低了，从而阻碍了高能量锂离子电池的发展。

目前，还没有人完全了解确切的退化机理。KIT的一组研究人员与合作机构描述了该机理：“基于对高能量阴极材料的详细研究，我们发现，阴极材料不会直接发生退化，而是通过形成很难被注意到的含锂岩盐结构间接退化。”此外，氧气在反应中也起着重要作用。“除了此类结果，该研究还揭示了电池技术的行为并不一定直接因退化造成。这是研究人员在合成阴极材料的过程中发现的。”

KIT的研究结果是一个重要的里程碑，将促进电动汽车高能量锂离子电池的研发。研究人员采用了新型测试方法，以尽量减少层状氧化物的退化，并开始研发合适的新型电池。（文中图片均来自卡尔斯鲁厄理工学院）