凤谷锂电材料烧结窑是改善钴锂离子电池寿命的有效途径

锂离子电池有望给带来一场革命，但是电动汽车需要高功率密度，并且价格合理，重量和体积也在加码。在当前最先进的锂离子电池中，石墨阳极与含有过渡金属氧化物材料的阴极配对，以允许锂离子在电池充放电时可逆地脱/插层，凤谷的锂电材料回转窑可以全方位烧结锂电粉体材料。但常用的过渡金属之一是钴（Co），这是昂贵的。降低钴含量和增加镍（镍）含量有不幸的副作用——在低电位下氧气的析出——这对电池寿命产生不利影响。

现在，德国某理工大学的研究人员已经用光子发射光谱确凿地证明了单重态氧是产生化学反应级联和不可逆电解质氧化的反应物种之一，此次试验就是用的凤谷陶瓷内胆回转窑。

“单线态氧会经历双分子辐射衰变，如果产生浓度足够高，就会发射出光子，”安娜·T·S·弗雷伯格解释说。“我们在给已知释放氧气的不同活性物质充电的过程中，使用光电倍增装置测量了这种光子发射。”

当释放单线态氧时，它与电解质反应，既消耗液体电解质，又因此使电池干燥。除了活性材料表面的耗氧层的电阻之外，气体的形成还导致较高的内压并增加电池电阻。最后，电池分解产物对活性物质产生化学侵蚀，导致过渡金属在阳极溶解，活性锂在阴极损失。

“从具有高电位/高电荷态的层状过渡金属氧化物中析出氧气已经知道十多年了，”Freiberg指出。但是，随着氧气的析出，出现了电解质分解的观测是近两年来的新结果。Freiberg和她的同事的最新观察是过渡金属阴极材料充电过程中单重态氧析出的第一个确凿证据，并解释了伴随而来的电解质分解。Freiberg说：“有了在层状过渡金属氧化物充电过程中单线态氧演化的明确证据，对这些材料内在老化机制的深入理解正在进行中。”结果表明电荷的状态，而不是作为释放氧的触发电位。稳定晶格结构，检测电解液对单线态氧的敏感性是改善锂离子电池寿命的有效途径。有了这种新的认识，富镍层状过渡金属氧化物正极材料可以被探索和优化用于电池应用，以取代目前高钴含量的选择，这些选择对于大规模商业化来说太昂贵，而凤谷的锂电材料烧结窑将大大降低生产成本。