据外媒报道，麦吉尔大学（McGill University）的一个研究团队与美国和韩国的同事合作，开发出一种制造高性能锂离子电池材料的新方法，有望逐步淘汰镍和钴等昂贵且/或难以获取的金属。

图片来源：期刊 《Nature Communications》

该团队的突破在于，他们创造了一种更好的方法来生产“无序岩盐”（DRX）阴极颗粒，这是一种替代电池材料。此前，制造商一直难以控制DRX颗粒的尺寸和质量，这也是导致其不稳定，难以在生产环境中使用重要因素。研究人员通过开发一种无需研磨或后处理即可生产尺寸均匀、高度结晶的颗粒的方法解决了这个问题。

“我们的方法能够批量生产质量稳定的DRX阴极，这对于其在电动汽车和可再生能源存储领域的应用至关重要，”该论文的通讯作者、矿业与材料工程系助理教授Jinhyuk Lee表示。

研究人员表示，这项发表在《自然通讯（Nature Communications）》上的研究成果，为研发更具可持续性和成本效益的锂离子电池指明了方向，而锂离子电池是全球向电气化交通和可再生能源利用转变的关键要素。

材料领域的突破

研究人员设计了一种两步熔盐工艺来合成DRX颗粒。熔盐工艺可以更好地控制颗粒的形成，从而提高质量和效率。首先，研究人员促进颗粒的成核（形成小而均匀的晶体），然后限制其生长。这使得他们能够生产出尺寸小于200纳米的电池级颗粒，这一尺寸对于释放这些材料在锂离子电池中的性能至关重要。

“我们开发了第一种直接合成高度结晶、均匀分散的DRX单颗粒的方法，无需合成后研磨，”Lee说道。“这种形态控制既提高了电池性能，也提高了大规模DRX正极生产的一致性。”

在电池单元测试中，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。

从实验室到产业

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。该研究得到了美国电池公司Wildcat Discovery Technologies的部分支持，该公司有意将DRX技术推广至商业用途。

该团队的方法还可以使该工艺更具可扩展性和能源效率，从而解决DRX阴极广泛应用的一个关键障碍。鉴于全球对电池的需求，这可能会产生巨大的连锁反应。

“我们研究成果的接受凸显了该方法的根本性洞见和工业潜力，”论文第一作者、麦吉尔大学材料工程系博士生Hoda Ahmed说道。“它将推动该领域向可扩展制造方向发展。”

研究人员表示，凭借这种合成策略，下一代锂离子电池的大门已经打开，这些电池更具可持续性、更经济实惠，并且更易于规模化生产。