新能源汽车电池最新研究进展

可循环使用的锂离子电池一直被用于各类便携式电子设备中。随着近年来新能源电动汽车的迅速发展，人们对电池提出了更高的要求：更安全，续航能力更强。尽管当前科学家们已经提出了各种各样的可取代锂离子电池的新一代电池体系，如铝空气电池，锂空气电池，燃料电池等，但是受制于这些电池体系特有的缺陷，并且当前并没有成熟的方法解决这些新电池体系的缺陷。基于此，科学家们断言未来5-10年内，锂离子电池仍然是各类储能网络中的主流电池体系。因此，开发能量密度更高，输出功率更大的锂离子电池仍然是目前电池体系的迫切需求。

在现在已经成熟应用的各类阴极材料中，锂钴氧化物是目前锂离子电池中广泛使用的一种电极材料，三块锂离子电池就有一块使用锂钴氧化物材料。原因在于这种材料生产方便而且对锂离子在材料中的运动不作束缚，锂离子可自由在这种材料中定向运动。理论计算发现，锂钴氧化物的理论容量为274mAh/克，但是实际使用中的电容量只有理论电容量的一半，为140mAh/克左右。科学家们开发了各种各样的策略来保护锂钴氧化物电极来提高其电容量和电池循环性能，而利用金属化合物或锂化合物涂覆锂钴氧化物被认为是最有应用前景的方法。但是这些方法中，锂离子电池的放电电压都被限制。因此怎样实现电池在高容量还具有高的放电电压一直是科学家们研究的热点。

近日，浙江大学陆盈盈课题组与亚利桑那州立大学HoulongL.Zhuang团队合作，利用三元的锂，铝，氟等物质处理锂钴氧化物，实现了在4.6伏高电压下锂钴氧化物电池的电化学性能增强。研究团队利用简便的水热反应制备了锂-铝-氟改性的锂钴氧化物，得到的具有氧化锂氧化铝纳米颗粒的富含铝和氟的涂层能够有效抵抗液体电解质氟化氢的腐蚀和4.2伏特以上电压时的界面稳定性和结构完整性。还发现由锂-铝-钴-氧化物-氟固体溶液形成的轻薄的掺杂层可以有效抑制电压高于4.55伏特时锂钴氧化物的相变。

进一步的研究发现，锂/2%锂-铝-氟-锂钴氧化物电池的电池容量可达到170mAh/克，在经过200次充电放电循环后，这种电池的电容量仍然能够达到初始电量的81.8%。而在以这种材料作为电极制备的全电池中，石墨/2%锂-铝-氟-锂钴氧化物电池在循环70次后的比能量密度仍然能够达到600瓦*小时每千克。这种方法有望实现高能量密度锂电池的大规模工业化生产。

希望这样的科学研究能早日应用，解决目前手机，新能源电动汽车等的续航问题。期待新能源汽车的早日普及。