新型无钴高压尖晶石正极材料问世 具有高面积容量

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（图片来源：LESC官网）

大龙车务 ，加州大学圣地亚哥分校（UCSD）和得克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）的研究人员，以及美国陆军研究实验室和劳伦斯伯克利国家实验室的同事们，开发出一种无钴高压厚尖晶石(LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO)) 正极材料，具有高面积容量（areal capacity）。

开发领先的高能量密度和低成本正极材料，一直是电池材料研究方面的主要目标。而开发无钴正极材料，是降低现有锂离子电池价格的重要理念之一。值得注意的是，锂离子电池的成本和可持续性，不仅受到钴和镍产量的限制，还可能受到锂元素本身的限制。

研究人员表示：“钴价格波动较大，镍价格轻微下降，而锂的价格持续上涨。随着和储能设备的大规模普及，预计锂资源的价格和利用率将会更高。因此，开发低锂、低成本的锰、铁、铝等正极材料势在必行。”

高压尖晶石（LNMO）具有高能量密度、低成本和更高的安全性，是最有希望实现商业化的新型正极材料之一。研究人员指出，更重要的是，LNMO中不含昂贵的钴或过多的锂，具有成本效益，适合应用于动力电池和大规模能源存储领域。

然而，这种材料存在两个缺点：电导率较低，工作电压高，导致全电池容量快速退化。研究人员称：“通过系统化地解决这些困难，我们成功地开发出厚LNMO电极，面积容量负载可达3 mAh·cm−2。在纽扣型电池和软包电池中，经过优化的厚电极搭配商业化石墨负极，在300次循环后，全电池容量保持率分别达到72%和78%。我们将这种优异的循环稳定性，归功于对电池组件和测试条件的精心优化，尤其是提高电导率和高电压兼容性。

“这些结果表明，精确控制材料的质量、电极结构和电解液的优化程度，可以支持开发基于厚LNMO正极（大于4 mAh·cm2）的无钴电池系统，最终满足对下一代锂离子电池的需求，降低成本，提高安全性，并保证可持续发展。”

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