《【Nature Communications】新方法取代电池中的镍和钴,生产更清洁、更便宜的锂离子电池》

  • 来源专题:新能源汽车
  • 编译者: 王晓丽
  • 发布时间:2025-07-14
  • 研究机构:加拿大麦吉尔大学(McGill University)联合美国斯坦福大学SLAC国家加速器实验室、韩国科学技术院(KAIST)及Wildcat Discovery Technologies公司。

    研究人员:通讯作者Jinhyuk Lee(麦吉尔大学采矿与材料工程系助理教授)、第一作者Hoda Ahmed(材料工程系博士生)及合作团队。

    研究内容:

    团队开发了一种新型熔盐合成法(NM合成法),用于制备高性能锂离子电池正极材料——无序岩盐(DRX)。该方法通过两步控制(促进成核+限制生长),直接合成出尺寸均一(<200纳米)、高结晶度的DRX颗粒,无需后处理研磨。相比传统方法,新材料在100次充放电循环后仍保持85%容量(性能提升2倍以上),解决了DRX颗粒尺寸与稳定性难以控制的行业难题。

    效果与意义:环保与经济性?:减少对镍、钴等昂贵/稀缺金属的依赖,降低电池成本。?产业化潜力?:首次实现DRX材料的大规模一致性生产,推动其在电动车及可再生能源存储中的应用。?技术突破?:熔盐工艺提升合成效率,为下一代可持续锂离子电池的规模化生产铺路。

    原文链接: Hoda Ahmed et al, Nucleation-promoting and growth-limiting synthesis of disordered rock-salt Li-ion cathode materials, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60946-4


  • 原文来源:https://techxplore.com/news/2025-07-method-nickel-cobalt-battery-cleaner.html
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    • 锂离子电池以其高能量密度、高效率和低自放电率在便携式电子产品和电动汽车中占据主导地位,然而使用易燃的有机电解液所引起的严重安全问题阻碍了它的广泛应用。水性可充电电池由于使用了不可燃且价格低廉的水溶液(即用水作溶剂的溶液)作为电解液,不仅比锂离子电池更安全、成本更低,也更容易制备。但由于受到水分解电压的限制,目前水性可充电电池的能量密度远低于锂离子电池。   众所周知,电解液是化学电池、电解电容等使用的介质,为它们的正常工作提供离子,并保证工作中发生的化学反应是可逆的。所以提高水性可充电电池的实用性,改良水溶液电解液,提高其电压稳定窗口,已经成为目前研究的热点。   11月19日,南京工业大学宣布,该校吴宇平、付丽君教授团队设计了一种碱性/中性混合的水溶液电解液体系,研发出了高电压高能量密度水溶液混合电解液可充电电池。相关研究发表在国际化学领域顶级学术期刊《先进能源材料》上。   “水性可充电电池是指用水溶液作为电解液的可充电电池。”付丽君介绍道,“水溶液的理论分解电压是1.23伏,实际电池中由于存在过电势,分解电压可以达到1.5—2伏,但是很难超过2伏。而电池的能量密度与电池的电压是成正比的,即电压越高能量密度也越高,而电解液的电压窗口决定了电池可达到的最大电压,因此要提高水性可充电电池的电压,首先要提高水溶液电解液的电压稳定窗口。我们将碱性溶液与中性溶液组合成混合电解液,将电解液的电压稳定窗口提高到了3伏。”   “在水溶液电解液体系中,中性电解液的析氢电位高于碱性电解液,析氧电位低于酸性溶液,但是其电压窗口是3种溶液中最宽的。另外,碱性溶液和中性溶液的组合相对较为容易,而且这样的组合将大大拓宽电压稳定窗口。”论文第一作者、南京工业大学袁新海博士表示。   在这个工作中,研究团队使用了阳离子交换膜作为隔膜。“阳离子交换膜可以起到传输阳离子阻隔阴离子的作用,从而使电解液保持稳定的pH值。另外,在这个混合电解液体系中,阴、阳离子在正负极电解液中都是稳定存在的。因而保证了这个电解液体系的稳定性。”袁新海解释道,只有电解液保持稳定,才能使电解液的电压窗口保持稳定,才能保持电池体系的可逆性和稳定性。   “电解液的电压稳定窗口解决了,下一步就是选用合适的正负极材料构建高电压、高能量密度水性可充电电池。”付丽君介绍,他们在研究中注意到,锌是在碱性溶液中具有较负电位(相对于标准氢电极的电位为-1.216V)且具有较高比容量的负极材料,而锰酸锂是在中性电解液中具有较高氧化还原电位和较高比容量的正极材料,“因此将这两种材料结合起来,可以得到较高电压的水性可充电电池”。   该研究团队基于这种混合水溶液电解液的概念,还研发了一系列水溶液电池和水溶液电容器的工作,相关工作分别发表在《化学电化学》《化学通讯》《材料化学学报A》和《先进科学》上。
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    • 编译者:李丹
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    • 转自全球技术地图 据Tech Xplore7月11日消息,加拿大麦吉尔大学的研究人员开发出新方法取代电池中的镍和钴。研究人员开发了一种无需研磨或后处理即可生产尺寸均匀、高度结晶的“无序岩盐”(DRX)阴极颗粒的方法,从而提高电池质量和效率。实验结果显示,新材料在100次充放电循环后仍能保持85%的容量。这比使用旧方法生产的DRX颗粒的性能提高了一倍多。这项研究由麦吉尔大学团队与斯坦福大学SLAC国家加速器实验室和韩国科学技术院(KAIST)的科学家合作开展。相关研究成果发表于《自然·通讯》期刊。