東京大學(xué)的研究人員近日在實(shí)驗(yàn)中取得了重大突破，他們成功研發(fā)出一種新型鋰離子電池，其特點(diǎn)是能夠在不使用鈷的情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定充放電約1000次。這一成果被發(fā)表在新一期《自然·可持續(xù)發(fā)展》雜志上。
鈷是一種稀有金屬，價(jià)格高昂，且存在環(huán)境污染等不確定性因素。因此，研究人員長期以來一直致力于尋找降低或去除鋰離子電池中鈷需求的方法。目前，一種較有前景的正極材料是鎳錳酸鋰，這種材料具有高輸出電壓、低成本和環(huán)境友好的特點(diǎn)。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，東京大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的電解液。這種電解液可以使鎳錳酸鋰電池正負(fù)極的反應(yīng)電位都處于不超過電解液電位窗上限的范圍內(nèi)。同時(shí)，它還能在負(fù)極表面形成來自鋰鹽的堅(jiān)固保護(hù)膜，克服了硅氧化物負(fù)極伴隨充放電的大幅體積變化導(dǎo)致的電極表面保護(hù)膜剝離、負(fù)極龜裂等問題。
該研究團(tuán)隊(duì)的新設(shè)計(jì)還成功抑制了電解液和電極引發(fā)的副反應(yīng)，使這種不使用鈷的鋰離子電池能量密度達(dá)到原先的1.6倍。在實(shí)驗(yàn)中，這種電池在實(shí)用水平上成功實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定工作，即穩(wěn)定充放電約1000次，與初期容量相比達(dá)到80%的容量比率。這一成果是東京大學(xué)研究人員在不使用鈷的情況下，成功研發(fā)出高能量密度的鋰離子電池并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定充放電的關(guān)鍵突破。
這一新方案不僅消除了鋰離子電池工作電壓的限制，還拓展了今后蓄電池開發(fā)的方向。這一重要突破將有望推動(dòng)電動(dòng)汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的發(fā)展，降低對(duì)稀缺資源的依賴，并減少環(huán)境污染。未來，我們期待這種新型鋰離子電池能夠早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
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