研究人员将高熵掺杂用于锂离子电池的无钴阴极

加州大学欧文分校和四个国家实验室的研究人员设计了一种不使用钴制造锂离子电池阴极的方法。在《自然》杂志上发表的一篇论文中，科学家们描述了他们如何通过混合其他几种金属元素来克服主要由镍组成的阴极的热化学机械不稳定性。

钴是威胁电动汽车、卡车和其他需要电池的电子设备广泛采用的最重大供应链风险之一。这种矿物在化学上适用于稳定锂离子电池阴极的目的。

然而，镍基正极也存在耐热性差等问题，容易导致电池材料氧化、热失控甚至爆炸。尽管高镍阴极可容纳更大的容量，但反复膨胀和收缩引起的体积应变会导致稳定性和安全性问题。

研究人员试图通过使用 HE-LMNO 进行成分复杂的高熵掺杂来解决这些问题，HE-LMNO 是结构内部过渡金属镁、钛、锰、钼和铌的混合物，其表面和界面上使用了这些矿物的子集与其他电池材料。

研究团队使用了一系列同步加速器 X 射线衍射、透射电子显微镜和3D纳米断层成像仪器来确定他们的零钴阴极在重复使用期间表现出前所未有的零体积变化。高度稳定的结构能够承受超过 1,000 次循环和高温，这使得它可以与镍含量低得多的阴极相媲美。

该项目由美国能源部能源效率和可再生能源办公室资助，还涉及来自阿贡国家实验室、太平洋西北国家实验室和 SLAC 国家加速器实验室的研究人员。获 取 更多前沿科技?研究 进展访问：https://byteclicks.com

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