韩国利用三文鱼DNA研发新阴极材料 将锂离子电池储能能力提高50%

据外媒报道，一个韩国研究团队成功为锂离子电池研发了新一代高容量阴极材料。韩国科学技术研究院（Korea Institute of Science and Technology，KIST）宣布，KIST储能中心负责人Kyung Yoon博士、Sang-Young Lee教授（韩国国立蔚山科学技术研究院）以及KIST纯中心首席研究员Wonyoung Chang博士组成的联合研究小组通过利用三文鱼的DNA稳定过锂化层状氧化物（OLO），成功研发了一种高性能阴极材料。

（图片来源：eurekalert.org）

在锂离子二次电池中，充放电过程中锂离子在阴阳极之间来回移动的数量决定了电池系统的能量密度。换句话说，研发高容量的阴极材料对于提高锂离子电池的容量至关重要。

过锂化层状氧化物可逆容量较高，达250 mAh/g（现有的商业化材料的可逆容量只有160 mAh/g），早被认为是新一代阴极材料，能够将电池的储能能力提高50%以上。不过，OLO的主要缺点是，在充放电循环过程中，OLO的分层结构会崩溃，导致膨胀，最终使得电池无法使用。

KIST研究团队将OLO表面与内部分成特定区域，并采用透视电子显微镜分析该晶体结构的变化情况。分析结构表明，经过反复的充放电循环，OLO的表面金属层开始崩溃。

于是，该联合研究小组采用了一种对锂离子有很强吸附力的三文鱼DNA，以控制会导致材料退化的OLO的表面结构。不过，该三文鱼DNA在水溶液中显出聚集的趋势。为解决该问题，研究小组将碳纳米管（CNT）与三文鱼DNA组合成了复合涂层材料。将DNA/CNT混合物均匀地放置并附着在OLO的表面，从而研发出了新型阴极材料。

KIST研究团队采用了综合先进分析技术（研究各种因素，从单个颗粒到电极），发现OLO的电化学特性及其结构稳定性机制都得到了改善。原位X射线分析结果也证实，在充放电循环过程中，结构退化得到了抑制，热稳定性得到改进。