不浪费任何空间：新型电极可为EV电池提供25%的密度提升

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科学家们在修补常用电池材料时想出了一种调整其微观结构以提高能量密度的方法。这项工作为电动汽车指明了方向，从而使其每次充电都能走得更远，科学家们希望通过更多的实验来更进一步地提高其性能。

这项工作由斯科尔科沃科技研究所的科学家进行，重点是电池的两个电极之一--阴极。在许多锂离子电池中，这个电极是由被称为NMC的层状过渡金属氧化物制成，其中含有丰富的镍并由八面体形状的颗粒组成。

这意味着，当这些粒子中的两个走到一起时，边界处不可避免地会有空隙，因为没有一个会无缝地结合在一起。科学家们能通过调整合成程序来改变两种常见的NMC的构型，并谨慎地整合惰性盐以促进球形粒子的形成而非八面体形的粒子。

“我们的材料是一种带有球形颗粒的单晶NMC，就最大限度地提高密度而言，结合了两个世界的优点，”研究报告的共同作者Aleksandra Savina解说道，“跟多晶体不同，粉末颗粒没有内部结构，因此在晶界没有浪费的空间。但除此之外，跟八面体形的单晶体相比，还可以将更多的球形单晶体装入相同的有限体积中，因此你在这方面也可以获得更多的密度。”

根据该团队的说法，这种新阴极材料提供了高达25%的能量密度的增长。科学家们怀疑，通过对颗粒大小的进一步实验，甚至可以将更多的能量装入相同的体积中，也许可以混合较小和较大的颗粒以进一步提高阴极的密度。该设计的另一个有用特点是球形颗粒最大限度地减少了跟电池电解液的表面接触并减缓了阴极的退化。

研究人员Artem Abakumov教授说道：“就电动汽车电池而言，阴极材料是一个重要瓶颈。为电动汽车提供动力的电池中的阴极往往使用层状过渡金属氧化物，包括富镍的氧化物。我们改进了两种常用的此类材料，并实现了10%-25%的能量密度的提高。这将转化为更小的阴极、更紧凑的电池，因此在相同体积下有更大的能量储存能力。作为一个额外的好处，这种材料的退化速度更慢。”

相关研究已发表在《Energy Advances》上。