制造更好的鋰離子電池要同時處理大量因素，從保持電池的陰極導電和離子導電到確保電池在多次循環(huán)后保持安全。在一項新的發(fā)現(xiàn)中，美國能源部阿貢國家實驗室的科學家們利用氧化化學氣相沉積技術開發(fā)了一種新的陰極涂層，這種技術可以幫助解決鋰離子電池的這些和其他幾個潛在問題。阿貢杰出的研究員和電池科學家哈利勒阿明說：我們發(fā)現(xiàn)的這種涂層真是一石二鳥。

新陰極涂層能否讓鋰離子電池更安全耐用？

在這項研究中，首創(chuàng)從鎳錳鈷(NMC)陰極材料中提取粒子，并用一種叫做PEDOT的含硫聚合物將其包裹起來。當電池充電和放電時，這種聚合物為陰極供應一層保護，使其免受電池電解質的傷害。傳統(tǒng)涂層只保護微米大小的陰極粒子表面，使其內部容易開裂。與此不同，PEDOT涂層能夠穿透陰極粒子的內部，新增了額外的屏蔽層。此外，雖然PEDOT阻止了電池和電解質之間的化學反應，但它確實允許鋰離子和電子的必要運輸，這是電池運行所要的。

可以提高電池的電子和離子導電性，同時提高電池的安全性和循環(huán)性能。

這項研究的第一作者、阿爾貢化學家徐貴良(GuiliangXu)說：這種涂層基本上對所有使電池工作的過程和化學過程都很友好，對所有可能導致電池退化或故障的反應都不友好。這種涂層還能在很大程度上防止另一種導致電池陰極失活的反應。在這個反應中，陰極材料轉變成另一種形式稱為尖晶石。幾乎沒有尖晶石形成與它的其他性質結合，使這種涂層是一個非常令人興奮的材料。PEDOT材料還顯示了防止氧釋放的能力，氧釋放是NMC陰極材料在高壓下降解的一個重要因素。這種PEDOT涂層也被發(fā)現(xiàn)能夠抑制充電過程中的氧氣釋放，這使得結構更加穩(wěn)定，也提高了安全性。