研究人员开发缓解正极降解的策略 提升锂离子电池性能

作为电动汽车和消费电子产品等可再生应用的高性能电源，锂离子电池需要一种能够在不影响电池寿命的情况下提供高能量密度的电极。据外媒报道，美国西北大学等机构的研究人员探索了高能量密度锂离子电池正极材料降解的根本原因，并制定了缓解降解机制的策略，以提高锂离子电池的性能。

图1：最初在不同放大倍数下合成的NCA的扫描电子显微镜图像；图2：显示Gr-R-nNCA颗粒表面的透射电子显微镜图像。这项研究可能对许多新兴应用有价值，特别是电动汽车和可再生能源电网级储能应用。研究人员Mark Hersam表示：“锂离子电池的降解机制主要发生在与电解质接触的电极表面。我们试图了解这些表面上发生的化学反应，然后制定策略将降解降至最低。”。“研究人员利用表面化学特性来识别和减少NCA（镍、钴、铝）合成过程中残留的氢氧化物和碳酸盐杂质纳米颗粒。他们发现，在制备LIB正极表面时，需要首先进行适当的退火，加热正极纳米颗粒以去除表面杂质，然后通过原子厚度的石墨烯涂层将其锁定在理想结构中。在LIB电池中，由石墨烯涂层的NCA纳米颗粒制成的正极表现出优异的电化学性能，包括低阻抗、高倍率性能、高体积能量和功率密度以及长循环寿命。石墨烯涂层还可以作为电极表面和电解质之间的屏障，进一步提高电池寿命。研究人员认为，仅使用石墨烯涂层就足以提高性能。然而，结果表明，在涂覆石墨烯涂层之前，对正极材料进行预退火以优化其表面化学财产具有重要意义。目前，这项工作主要集中在富镍LIB阴极上。这种方法还可以扩展到其他类型的储能电极，如钠离子或镁离子电池，这些电极含有高比表面积的纳米结构材料，为开发基于纳米颗粒的高性能储能器件铺平了道路。

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