韓國的研究人員開發了一種高容量的陰極材料，無需使用昂貴的鈷（Co）金屬就可以穩定地充電和放電數百個循環。電動汽車使用鋰離子電池進行遠距離旅行的日子即將到來。

POSTECH材料科學與工程系的Byoungwoo Kang教授和Lee Junghwa Lee博士成功開發了一種高能量密度的陰極材料，該材料可以穩定地維持500多次充放電循環，而無需使用昂貴且有毒的Co金屬。該研究團隊通過開發富含鋰的層狀材料的簡單合成工藝來控制局部結構，從而實現了這一目標，這種材料已成為下一代高容量陰極材料，引起了人們的關注。這些研究結果發表在ACS Energy Letters（美國化學協會能源領域的期刊）上。

電動汽車的行駛里程和充放電循環取決于可再充電鋰離子電池中電極材料的獨特性能。當鋰離子在陰極和陽極之間來回流動時會產生電，在富鋰的層狀材料的情況下，當大量鋰被提取并插入時，循環數急劇減少。當提取大量的鋰并且在高電荷狀態下發生氧反應時，發生結構崩潰，使得不能長時間維持充放電特性或高能量密度。

該研究小組此前曾發現，富鋰層狀材料的過渡金屬層和鋰層之間原子的均勻分布，可能是活化富鋰層狀材料中電化學反應和循環性能的重要因素。研究小組隨后進行了后續研究，以控制合成條件，增加原子在結構中的分布程度。該團隊使用先前發布的固態反應，開發了一種新的，簡單而有效的方法，可以生產出具有優化原子分布的陰極材料。

在電化學活性和循環特性方面，合成的富含鋰的層狀材料具有優化的局部結構，使得能夠可逆地使用大量鋰。還證實了氧氧化還原反應也穩定且可逆地驅動了數百個循環。

在這些優化的條件下，即使除去了大量的鋰，也可以維持穩定的結構，在100個循環中約95％的容量。另外，通過在500個循環中保持83％的性能，可以實現突破性的性能，可以在數百個循環中保持穩定的高能量。

這些研究結果的重要意義在于，通過相對簡單的工藝更改，循環性能已成為下一代高容量富鋰多層材料的重要問題之一，而循環性能已得到顯著改善。
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