研究人员发布了一项新研究，深入探讨镍基阴极，这是促进电池能量存储的两个电极之一。
镍在电动汽车电池未来中的作用明确：它比广泛使用的钴更丰富、更容易获取，且其更高的能量密度意味着充电之间可以延长行驶距离。
然而，镍在循环寿命、热稳定性和安全性方面比其他材料不那么稳定。来自德克萨斯大学奥斯汀分校和阿贡国家实验室的研究人员旨在通过一项新研究改变这一点，该研究深入探讨镍基阴极，这是促进电池能量存储的两个电极之一。
“高镍阴极有潜力通过提供更长的行驶距离来颠覆电动汽车市场，”研究团队的领导之一、沃克机械工程系和德克萨斯材料研究所的教授Arumugam Manthiram说，他在《自然能源》上发表的研究提供了对其热稳定性的综合分析，这对开发安全电池至关重要。
研究团队对15种高镍阴极材料进行了超过500次测量。他们发现每种阴极都有一个关键的充电状态，定义了其安全工作限制。金属-氧键的强度和表面反应性影响这一关键状态。
一旦材料超过这一限制，不稳定性就会悄然出现。这可能触发灾难性的热失控状态，当温度升高时释放能量进一步加热电池，显著增加失效和/或火灾的风险。
作为该项目的一部分，研究人员开发了一个热稳定性指数，量化材料在热失控期间的反应。影响阴极热稳定性的因素包括阴极成分、表面化学、镍含量和晶体大小。
这项研究具有深远的影响，为开发支持电动汽车日益增长需求的更安全、更高效的电池提供了一条途径。随着世界向更清洁的能源解决方案迈进，这些进展对使电动汽车对消费者更具可行性和吸引力至关重要。
“我们的研究为行业提供了一条道路，确保这些阴极的高能量密度并不以安全为代价，”Manthiram小组的研究助理Zehao Cui说。
研究人员将继续其在热稳定性和阴极方面的工作。接下来，他们将将电解质纳入方程。
电解质是化学成分，通常是液体基础的，负责双向输送带电离子。它们实现电池的充电和放电功能，确保电解质与阴极之间可靠的相互作用对提高电池安全性至关重要。
