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日本東京大學近日發(fā)表新聞公報說，其研究人員在實驗中通過優(yōu)化電解液設計同時抑制電池電解液和電極引發(fā)的副反應，在不使用鈷的情況下，成功令高能量密度的鋰離子電池實現(xiàn)穩(wěn)定充放電約1000次。
據(jù)東京大學研究生院20日發(fā)布的新聞公報，鈷是提高鋰離子電池正極穩(wěn)定性和功能性的重要材料，但鈷是一種稀有金屬，不僅價格高，還存在環(huán)境污染風險較高等不確定性因素。因此研究人員長期以來都致力于找到能降低甚至去除鋰離子電池中鈷需求的方法。
目前研究人員開發(fā)中的新材料里面，鎳錳酸鋰是較有前景的鋰離子電池正極材料，與鈷酸鋰正極材料相比，其輸出電壓高、成本低、環(huán)境友好。
公報說，該院工學系教授山田淳夫等人研發(fā)了一種新的電解液，使鎳錳酸鋰電池正負極的反應電位都處于不超過電解液電位窗上限的范圍內。同時使負極表面形成來自鋰鹽的堅固保護膜，克服了硅氧化物負極伴隨充放電的大幅體積變化導致的電極表面保護膜剝離、負極龜裂等問題。
公報稱，新設計還有效抑制了電解液和電極引發(fā)的副反應，使這種不使用鈷的鋰離子電池能量密度達到原先的1.6倍。在實驗中，這種電池在實用水平成功實現(xiàn)穩(wěn)定工作，即穩(wěn)定充放電約1000次，與初期容量相比達到80%的容量比率。
新方案同時消除了鋰離子電池工作電壓的限制，拓展了今后蓄電池開發(fā)的方向。
本次成果已發(fā)表在新一期《自然·可持續(xù)發(fā)展》雜志。