韓國研發(fā)新負(fù)極材料 將鋰離子電池儲能能力提高50%

據(jù)外媒報道，一個韓國研究團隊成功為鋰離子電池研發(fā)了新一代高容量負(fù)極材料。韓國科學(xué)技術(shù)研究院(Korea Institute of Science and Technology，KIST)宣布，KIST儲能中心負(fù)責(zé)人Kyung Yoon博士、Sang-Young Lee教授(韓國國立蔚山科學(xué)技術(shù)研究院)以及KIST純中心首席研究員Wonyoung Chang博士組成的聯(lián)合研究小組通過利用三文魚的DNA穩(wěn)定過鋰化層狀氧化物(OLO)，成功研發(fā)了一種高性能陰極材料。

在鋰離子二次電池中，充放電過程中鋰離子在陰陽極之間來回移動的數(shù)量決定了電池系統(tǒng)的能量密度。換句話說，研發(fā)高容量的陰極材料對于提高鋰離子電池的容量至關(guān)重要。

過鋰化層狀氧化物可逆容量較高，達(dá)250 mAh/g(現(xiàn)有的商業(yè)化材料的可逆容量只有160 mAh/g)，早被認(rèn)為是新一代負(fù)極材料，能夠?qū)㈦姵氐膬δ苣芰μ岣?0%以上。不過，OLO的主要缺點是，在充放電循環(huán)過程中，OLO的分層結(jié)構(gòu)會崩潰，導(dǎo)致膨脹，最終使得電池?zé)o法使用。

KIST研究團隊將OLO表面與內(nèi)部分成特定區(qū)域，并采用透視電子顯微鏡分析該晶體結(jié)構(gòu)的變化情況。分析結(jié)構(gòu)表明，經(jīng)過反復(fù)的充放電循環(huán)，OLO的表面金屬層開始崩潰。

于是，該聯(lián)合研究小組采用了一種對鋰離子有很強吸附力的三文魚DNA，以控制會導(dǎo)致材料退化的OLO的表面結(jié)構(gòu)。不過，該三文魚DNA在水溶液中顯出聚集的趨勢。為解決該問題，研究小組將碳納米管(CNT)與三文魚DNA組合成了復(fù)合涂層材料。將DNA/CNT混合物均勻地放置并附著在OLO的表面，從而研發(fā)出了新型陰極材料。

KIST研究團隊采用了綜合先進分析技術(shù)(研究各種因素，從單個顆粒到電極)，發(fā)現(xiàn)OLO的電化學(xué)特性及其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性機制都得到了改善。原位X射線分析結(jié)果也證實，在充放電循環(huán)過程中，結(jié)構(gòu)退化得到了抑制，熱穩(wěn)定性得到改進。