提高鈷鋰離子電池使用壽命的有效途徑

鋰離子電池有望帶來一場革命，但電動汽車要高功率密度，價格合理，而且重量和體積都在新增。在當時最先進的鋰離子電池中，石墨陽極與包含過渡金屬氧化物數據的陰極配對，使鋰離子在電池充放電過程中可逆地脫插。但其中一種常用的過渡金屬是鈷(Co)，它很有價值。降低鈷含量和添加鎳(ni)有一個不幸的副用途，就是允許氧氣在低電位時分離出來，這可能會對電池壽命出現負面影響。

現在，德國科技大學的研究人員利用光子發射光譜得出結論，單態態氧是出現化學級聯和不可逆電解液氧化的活性物質之一。

安娜ts弗雷伯格解釋說:單態氧通過雙分子輻射衰變，假如濃度足夠高，它就會發射光子。我們使用光電倍增管對釋放氧氣的不同活性物質進行充電時測量了這種光子發射。

當單線態氧被釋放時，它與電解質發生反應，消耗電解質液體，從而使電池變鈍。除了活性數據表面的耗氧層的阻力外，氣體成分還會導致更高的內部壓力和電池電阻的新增。最后，電池分化的產物對活性物質出現化學腐蝕，導致過渡金屬在陽極中溶解，活性鋰在陰極中損失。

Freiberg指出:十多年來，人們已經了解了從具有高電位/電荷態的層狀過渡金屬氧化物中析出氧。然而，氧沉淀后電解質分化的觀察是近兩年的新成果。

Freiberg和她的同事的最新觀測是過渡金屬陰極充電過程中單線態氧沉淀的第一個有力證據，并解釋了伴隨的電解質分化。

Freiberg說:有了層狀過渡金屬氧化物充電過程中單態態氧演化的明確證據，我們正在對這些數據中老化的潛在機制進行更深入的了解。

結果顯示了電荷的狀態，而不是釋放氧氣的觸發電位。穩定晶格結構和檢測電解質對單態氧的敏感性是提高鋰離子電池壽命的有效途徑。有了這個新的認識，富鎳層過渡金屬氧化物陽極數據可以被探索和優化，用于電池應用，而不是今天的高鈷選擇，這是太有價值的大規模商業化。