新型阴极涂层提升了锂电池的安全和能量密度

美国能源部阿贡国家实验室于三天前宣布，科学家们利用氧化化学气相沉积技术研制出一种新型阴极涂层，该技术可以帮助解决锂离子电池的几个潜在问题。

 

新型涂层有望商用

与传统的只保护阴极粒子表面的涂层相比，新型的PEDOT涂层具有穿透阴极粒子内部的能力，为其增加了一层额外的屏蔽层。阿贡杰出的研究员兼电池科学家Khalil Amine称，这种新型涂层有望在未来几年内投入商业使用。

全球信息提供商IHS Markit的数据显示，全球不断增长的储能市场促使今年预计将部署4．3 GW的并网储能设备。而科学家们发现的这种新型涂层，或许能够解决电池储能行业的最大担忧——密度和安全性，全球储能市场可能因此更加蓬勃发展。

 

新型涂层可以“一箭双雕”

显然，电池安全一直是科学家研究的重点之一，但是正所谓有压力，才有动力。

近两年发生的电池设施爆炸事故无疑加速了电池行业在这方面的研究。阿贡实验室表示，经过两年的研究和优化，研制出了一种涂层，可以防止电池和电解质之间的化学反应，同时允许电池的所有其他反应过程在不受干扰的情况下正常工作。在这项研究中，首创从镍锰钴（NMC）阴极材料中提取粒子，并用一种叫做PEDOT的含硫聚合物将其包裹起来。当电池充电和放电时，这种聚合物为阴极提供一层保护，使其免受电池电解质的伤害。阿贡实验室的化学家徐贵良说：“这种涂层本质上对所有使电池工作的过程和化学过程都很友好，对所有可能导致电池退化或故障的反应都不友好。”

科学家还发现这种PEDOT涂层能够抑制充电过程中的氧气释放，从而使结构更加稳定，进一步提高了安全性。并且通过提高锂离子电池的能量密度，新的阴极涂层PEDOT有望降低电池的总体成本，从而实现大规模电气化。研究人员相信，有了这种涂层，含NMC的锂电池要么能以更高的电压运行，从而增加能量输出，要么寿命更长，或者二者兼得。

 

与此同时，阿贡实验室解决了另一个与锂离子电池有关的重要问题：性能比较测试。评估电极或电解质材料的创新是否是一种改进意味着对测试结果进行比较，但锂离子电池没有标准化的测试方法。

相关工程师和研究人员常常根据锂离子电池技术的预期应用，设计出自己的程序来表征锂离子电池。这使得任何技术创新的比较都变得极其复杂。

为了解决这个问题，阿贡实验室与华威大学、OVO Energy、夏威夷国家能源研究所和捷豹路虎合作，回顾了世界各地用于表征锂离子电池性能的各种测试方法的文献，以便为最佳实践提供见解。该实验室希望“我们的研究结果有一天能带来更可靠的、可比较的方法，用于针对不同应用的锂离子电池进行测试”。

审核编辑：符乾江