據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)能源部(DOE)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室利用氧化化學(xué)氣相沉積技術(shù)開發(fā)出一種新的正極涂層技術(shù)，確保鋰電池從正負(fù)極導(dǎo)電過(guò)程到電池在多次循環(huán)后的安全性。

“新開發(fā)的正極涂層技術(shù)堪稱一石多鳥。” 阿貢實(shí)驗(yàn)室的研究員和電池科學(xué)家Khalil Amine表示。意思就是，該正極涂層技術(shù)能同時(shí)解決多個(gè)鋰電池制作過(guò)程中的問(wèn)題，具體看下文。

在研究過(guò)程中，Amine和其他的研究人員從鎳錳鈷(NMC)正極材料中提取粒子，并用一種叫做PEDOT的含硫聚合物將其包裹起來(lái)。當(dāng)電池充放電時(shí)，這種聚合物為正極提供一層保護(hù)，使其免受電池電解質(zhì)的傷害。

傳統(tǒng)涂層只保護(hù)μm大小的正極粒子表面，使其內(nèi)部容易開裂。但PEDOT涂層能夠穿透正極粒子的內(nèi)部，增加了額外的屏蔽層。

此外，PEDOT聚合物在阻止正極材料和電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)，還可以讓鋰離子和電子的傳輸作用。可以提高電池的電子和離子導(dǎo)電性，同時(shí)提高電池的安全性和循環(huán)性能。

該項(xiàng)研究的第一作者、阿爾貢化學(xué)家徐貴良表示：這種涂層基本上對(duì)所有電池工過(guò)程和化學(xué)過(guò)程都很友好，同時(shí)解決對(duì)可能導(dǎo)致電池退化或故障的反應(yīng)的問(wèn)題。

PEDOT涂層還能在很大程度上防止另一種導(dǎo)致電池正極失活的反應(yīng)，就是防止鋰枝晶的產(chǎn)生。

此外，“氧氣釋放是NMC正極材料在高壓下降解的一個(gè)主要因素。PEDOT涂層能夠抑制充電過(guò)程中的氧氣釋放，這使得結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定并提高安全性。”Amine說(shuō)。

Amine指出，PEDOT涂層將會(huì)擴(kuò)大用于高鎳NCM電池。這種聚合物涂層已經(jīng)存在了一段時(shí)間，但其優(yōu)勢(shì)還在不斷發(fā)掘中。隨著PEDOT涂層的應(yīng)用，研究人員認(rèn)為NMC電池可以在更高的電壓下運(yùn)行，提高能量密度、增加電池壽命。

該研究成果發(fā)表在《自然能源》。