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2020-03-04
据外媒报道，莱斯大学博士后研究员Anulekha Haridas利用所构建的锂离子全电池，测试氧化铝涂层对正极的影响。该纳米涂层可以保护正极不发生降解。
莱斯大学布朗工程学院（Rice University's Brown School of Engineering）的研究人员，将一层薄薄的氧化铝涂在普通正极上，发现这会使电动汽车的电池性能更好，并具有更强大的离网储能能力。
美国化学学会在研究报告中描述一种以前未知的机制。在这种机制下，锂被困在电池中，限制了全功率状态下的充放电次数，但这并没有让人们失去希望。莱斯化学和生物分子实验室的工程师Sibani Lisa Biswal，在电池中找到一个最佳点，通过不让电池的存储容量达到最大化，为相关应用提供平稳的循环。
Biswal表示，传统锂离子电池采用的是石墨基负极，其容量低于400mAh/g。相比之下，硅负极的潜在容量可能是它的10倍。但是，硅负极也存在缺陷：当硅与锂结合生成合金时，硅会膨胀，给负极造成压力。该团队利用多孔性硅打造电池，并将其容量限制为1000mAh/g，结果显示，所测试电池循环稳定，并能保持良好的容量。Biswal说:“容量最大化会给材料带来很大的压力。这一策略可以在不产生同等压力的情况下获得容量。1000mAh/g称得上是很大的飞跃。”
该团队由博士后研究员Anulekha Haridas领导，他们测试了大容量多孔硅负极（代替石墨）与高压镍锰钴氧化物（NMC）正极相搭配的概念。锂离子全电池经过数百个循环，表现出稳定的可循环性和1000 mAh / g容量。通过原子层沉积，在一些正极上覆以3nm氧化铝层，另一些则没有。研究人员发现，在氢氟酸存在的情况下，氧化铝涂层可以防止正极分解。氢氟酸的形成是由于水（甚至是微量的水）入侵液体电解质。测试表明，氧化铝还能加快电池的充电速度，并减少充放电次数。
Haridas表示，锂在氧化铝中快速传输，可能被大量捕获。研究人员已经发现，硅负极可以大量捕获锂，使其不适用于电力设备。但这是关于氧化铝本身可吸收锂直至饱和的首份报告。从这一点看，该层可作为催化剂，促进正极的离子迁移。Haridas说：“这种锂捕获机制可以有效地保护正极，为全电池保持稳定的容量和能量密度。”
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