鋰基電池可為大多數現有的電動汽車提供動力，但是它們帶動汽車行駛的里程仍然受到一定限制。將來，高鎳層氧化物陰極材料將有助於增加電動汽車的行駛里程，從而能夠開發出更便宜、性能更好的鋰離子電池。
目前，大多數可商購的鋰離子電池在其中一個電極中使用了大量的鈷。然而，鈷價格昂貴的並且不是特別豐富，這顯著增加了鋰基電池的製造成本。
最近，全世界的科學家一直在嘗試尋找新的設計策略，以促進這些電池的廣泛使用，因為這可能會降低電動汽車的價格並增加被大規模採用的可能性。最終可以通過識別可用於鋰基電池的更豐富的材料、提出新穎的成分、設計新的生產工藝並引入替代的結構設計來最終實現。
在《自然能源》上發表的一篇論文中，德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員概述了高鎳層氧化物陰極的幾個設計考慮因素，這些陰極可在未來十年左右的時間內應用於鋰基電池。他們的研究總結了在嘗試最大程度地提高高鎳層氧化物陰極在能量輸出時通常遇到的一些挑戰，同時還比較了一些用於製造具有零鈷化學性質的鋰基電池的新興設計。
進行這項研究的研究人員之一阿魯甘·曼西拉姆（Arumugam Manthiram）說：“隨著交通運輸業向電氣化發展，鈷的可獲得性和可承受性可能會成為鋰離子電池廣泛商業化的障礙。因此，我們研究的主要目標是減少或消除鋰離子電池電極中的鈷並增加鎳。”
在電極中使用鎳代替鈷的主要優點是價格便宜且更容易找到。此外，與具有大量鈷的陰極相比，具有高鎳含量的電極可實現更高的電荷存儲容量、能量密度以及更長的充電間隔。
然而，不幸的是，包含大量鎳的層狀氧化物陰極在保持良好的性能的情況下可能很難合成。在他們的研究中，曼西拉姆和他的同事提出了一系列可以優化這些當前合成過程的策略。
曼西拉姆說：“最有意義的成就是，我們能夠合成鎳含量高、鈷含量低的鋰離子電池電極材料，並具有良好的性能。但是，鎳含量高的電極材料在暴露於空氣中時很容易降解。目前，我們正在致力於穩定它們，以在空氣中實現更好的穩定性。”
曼西拉姆和他的同事進行的研究概述了許多有價值的設計考慮因素，這些考慮因素很快將使用高鎳層氧化物陰極的廉價、性能更好的鋰基電池的開發成為可能。研究人員還對穩定技術進行了總體評估，該技術可能會促進鋰離子電池的廣泛使用，幫助世界各國實現其汽車電氣化目標。
曼西拉姆說：“我們現在專注於進一步優化我們開發的電極材料的成分和穩定性，以及擴大它們的規模。”
閱讀更多 孜然實驗室 的文章
