阿贡团队为生产无钴锂离子正极开发新途径

据外媒报道，阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）研究人员开发一种生产无钴锂离子正极的新方法，避免其他低钴正极生产方式存在的一些问题。

今年早些时候，德克萨斯大学Arumugam Manthiram表示：

目前，锂离子电池生产以层状LiMO2正极为基础（M=Ni, Mn, Co; NMC），含有不同比例的锰、钴和镍。锰含量丰富，对环境无害，但导电性较差；同时，钴含量少，毒性相对较大，充电后会变成金属性的。在所有标准中，镍含量都居于钴和锰之间。

为了充分利用三种离子的优点，目前，该行业以LiNi1-y-zMnyCozO2 (1-y-z) < 0.6为基础，其中钴含量较大（z > 0.2）。因此，有足够的理由降低或完全剔除钴含量，并增加镍的含量。然而，LiMO2正极中镍含量较高，会导致若干严重问题。比如容量减少、热稳定性差和空气反应性。这是因为：（i）一系列相变引起内部压力；（ii）与电解液表面反应活性高，形成固体电解质厚界面；（iii）与周围空气的表面反应活性高，导致表面上产生大量LiOH和LiHCO3。

阿贡团队称，现在最受欢迎的低钴正极生产方法，是开发LiNiO2之类的富镍分层LiMO2（M=Ni, Mn, Co; NMC）氧化物，其中锰和钴的含量较低，如NMC-811。然而，采用这种方法，在安全性、循环寿命和成本等方面，存在一定的问题。阿贡团队建议对典型的无钴层状氧化物LiNi0.5Mn0.5O2进行改良。