​研究人员开发了提高下一代金属离子电池正极材料容量的方案

Skoltech能源科学与技术中心的科学家开发了一种丰富的和可扩展的方法，以增加广泛的金属离子电池正极材料的容量。这些发表在《材料化学杂志A》上的发现，可以用于开发新一代先进的可充电储能设备。

由于一些科学突破，现代锂离子电池的创造成为可能。其中之一是由诺贝尔奖获得者约翰-B-古德诺（JohnB.Goodenough）开发的含有可逆性提取锂离子的正极材料。这些材料的实施有助于避免不安全的阳极，如金属锂。然而，包括有限的容量、适度的循环稳定性、低充放电率、环境友好性等问题仍有待解决。

几十年来，研究人员一直在为开发更好的电池材料投入巨大的努力。因此，各种具有吸引力的阴极材料已经被提出。然而，依靠这些材料的电池往往只有在含有不安全的、高活性的、可提取阳离子的阳极时才能达到其全部能量密度。这是由阴极中缺乏流动的金属离子造成的。这个问题导致容量有限，而且在许多情况下，使本来很有吸引力的材料的实际应用变得复杂。

在KeithStevenson教授的指导下，Skoltech的博士生RomanKapaev展示了这个问题如何在广泛的材料中得到解决。他建议用还原剂溶液处理阴极，还原剂是由芳香族化合物（如萘或酚醛）衍生的碱金属盐。

该方法的一个重要优势是其可扩展性。该过程不需要复杂的条件，而且相对安全。此外，还原剂在与阴极反应后可以被回收，因为它们的氧化还原化学作用是可逆的。这些特点使该方法在大规模应用中很有前景。

这种方法适用于广泛的有机和无机电池材料。此外，它不仅适用于锂离子电池，也适用于钠离子和钾离子电池，这些电池有可能是更可持续和更低成本的储能设备。通过调整还原剂的数量或其氧化电位，可以控制阴极中金属离子的含量。

罗曼-卡帕耶夫说："这种方法可以作为一个强大的工具箱，可以用来改善各种电池材料的性能,这也是一种直接和廉价的方法，具有可回收的试剂，所以我们相信它适合大规模的实际应用。"