盖世汽车讯 为了支持电子行业的进一步发展，能源研究人员一直在尝试开发新的电池技术，以便能够更快地充电、为设备供电更长的时间并具有更长的总使用寿命。一些最有前途的新兴电池可以满足这些要求，它们是全固态电池（ASSB）。

图片来源：期刊《Nature Energy》

ASSB是含有固体电解质的电池，而不是传统电池技术中的液体电解质。与目前使用最广泛的可充电电池锂离子（Li-ion）电池相比，ASSB可能更安全，因为固体电解质通常不太可能着火，还可以储存更多能量（即具有更高的能量密度）。

这些电池的核心部件是所谓的阴极活性材料（CAM），这是一种储存和释放锂离子的部件。富含镍（Ni）的层状材料一直是特别有前途的CAM，但也存在明显的局限性。

具体来说，过去的研究表明，这些阴极可以降低ASSB随时间保持电荷的能力，这一过程称为容量衰减。它们引起的容量下降与富镍阴极和电解质界面的化学反应以及阴极颗粒的膨胀、收缩和崩解有关。

据外媒报道，韩国汉阳大学（Hanyang University）的研究人员最近进行了一项研究，以更好地了解CAM中的镍含量如何影响ASSB的降解。相关研究论文发表在期刊《Nature Energy》，为开发新的富镍阴极提供了参考，这种阴极可以提高ASSB的性能和寿命。

Nam-Yung Park、Han-Uk Lee及其同事在论文中写道：“由富镍层状阴极活性材料（CAM）和硫化物固体电解质组成的ASSB是具有高能量密度和安全性的下一代电池的有希望的候选材料。然而，由于CAM-电解质界面的表面降解和CAM中晶格体积的严重变化，导致严重的容量衰减，从而导致内部颗粒分离和CAM与电解质分离。”

作为研究的一部分，Park、Lee及其同事首先着手确定影响富含镍的CAM降解的ASSB的每个因素，并量化它们的影响。为此，他们合成了四种不同类型的富含镍的阴极，镍含量从80%到95%不等。

这些包括原始Li[NixCoyAl1-x-y]O2阴极材料、硼涂层CAM、Nb掺杂CAM和硼涂层和Nb掺杂CAM的CAMS。然后，研究人员仔细研究了这些不同的阴极材料及其镍浓度如何影响ASSB的降解。

Park、Lee及其同事写道：“我们量化了富镍Li[NixCoyAl1-x-y]O2复合ASSB阴极的容量衰减因素，将其作为镍含量的函数。我们发现，CAM-电解质界面处的表面降解是镍含量为80%的CAM容量衰减的主要原因，而当镍含量增加到85%或更高时，内部颗粒的分离和CAM与电解质的分离起着重要作用。”

总体而言，研究人员发现，富镍阴极材料和电解质界面处的表面降解是ASSB容量衰减的主要原因。另一方面，研究人员发现，只有当阴极含有超过85%的镍时，内部颗粒的分离及其与阴极材料的分离才会影响电池的容量。

Park、Lee及其同事随后利用该研究成果开发出具有改变的表面和形态的新型富镍CAM。这些材料具有柱状结构，被发现可以有效减少粒子从阴极材料上脱落以及内部粒子隔离。

当部署在具有C/Ag无阳极电极的袋式全电池（pouch-type full cell）中时，这些新阴极在300次运行循环后仍保留了其初始容量的80.2%。该研究团队收集的宝贵见解和开发的阴极可能很快有助于进一步提高ASSB的性能，从而可能有助于未来的部署和广泛采用。