目前，大多數(shù)用于電動汽車電池的正極材料是由鎳（占60%以上的過渡金屬）組成的層狀氧化物。這種材料的能量密度高，有利于實現(xiàn)電動汽車的里程。然而，由于鎳原料的供需不穩(wěn)定，其使用受到限制。

作為替代方案，研究人員重點關(guān)注以錳為主的尖晶石正極材料。在國際現(xiàn)貨市場，錳的交易價格約為鎳的1/17。然而，其壽命迅速下降，影響商業(yè)化。

據(jù)外媒報道，韓國科學技術(shù)研究院（KIST）能源材料研究中心Jihyun Hong博士負責的團隊發(fā)現(xiàn)了高容量錳基尖晶石正極材料壽命迅速下降的原因，從而幫助解決這一長期問題。考慮到下一代電動汽車電池，該團隊致力于促進以錳為正極材料的鋰電池的商用化。

理論上來說，錳基尖晶石正極材料具有與鎳基商用正極材料相當?shù)母邇δ苊芏??？紤]到金屬原料的價格，錳基尖晶石正極的單位價格能量密度，可以達到鎳基正極的2.8倍。然而，在滿容量使用電池時，其壽命會迅速縮短。因此，只能存儲大約75%的理論容量。

據(jù)證實，錳基尖晶石正極材料在充放電過程中形成的三價錳（Mn3+）扭曲了材料的晶體結(jié)構(gòu)，導致錳被析入電解液中，最終使正極材料的壽命縮短。因此，大多數(shù)研究集中在抑制三價錳的形成上。

與主流學術(shù)理論相反，該團隊最近發(fā)現(xiàn)，如果調(diào)整電池的工作電壓范圍，即使形成三價錳，正極材料也表現(xiàn)出卓越的壽命特性。研究人員使用先進的材料表征技術(shù)，包括同步輻射技術(shù)，來解釋現(xiàn)有理論無法解釋的現(xiàn)象。研究人員分析發(fā)現(xiàn)，在重復(fù)充放電過程中，正極材料與電解質(zhì)之間的界面發(fā)生副反應(yīng)，是壽命縮短的原因。

該團隊進一步提出了一項關(guān)鍵策略，通過穩(wěn)定正極-電解質(zhì)界面，大幅提升錳基材料的壽命。作為該策略的一個例子，與商用電解質(zhì)相比，引入不含碳酸乙烯酯（EC）的電解液可使壽命提高62%。對于同時實現(xiàn)鎳和錳氧化還原反應(yīng)的錳基尖晶石正極材料，這種改進有助于使容量保持率和速率能力達到目前報告的最高水平。

Hong博士表示：“通過此次研究，KIST提出了促進錳基高能正極材料商用化的新方法，將促進電動汽車的發(fā)展?！?/p>