德州大学达拉斯分校（UT Dallas）的研究人员在锂离子电池技术领域取得重大突破。他们成功确定了锂镍氧化物（LiNiO₂）电池退化的根本原因，并开发了一种创新的结构加强方法，有望开发更耐用的锂离子电池，并最终实现商业化应用。该研究成果发表在《Advanced Energy Materials》期刊。

LiNiO₂作为一种极具潜力的下一代锂离子电池材料，因其较长的寿命而备受关注。然而，尽管早在1950年代就被发现、并被认为是理想的正极材料，其商业化进程一直受阻于反复充电循环后的退化问题。这种退化主要源于不可逆的相转变、阳离子混合和氧原子损失，特别是在高电压条件下，导致电池容量快速下降。

为解决这个长期困扰业界的挑战，UT Dallas的研究团队采用先进的计算建模技术，深入分析LiNiO₂在充电最后阶段的原子级过程。他们发现，LiNiO₂结构中涉及氧原子的化学反应是导致材料不稳定和产生裂纹的主要原因。基于这一突破性发现，研究团队提出一种理论解决方案：通过引入带正电的离子（阳离子）来加强材料结构，创造出能够稳固正极的“支柱”，有效增强材料稳定性并抑制退化。

Matthew Bergschneider和其他研究人员发现锂镍氧化物电池退化原因（Source：德州大学达拉斯分校）

这项研究是BEACONS计划的重要组成部分。BEACONS计划于2023年启动，获得美国国防部3,000万美元的资金支持，旨在开发并商业化新型电池技术与制程，提升关键原材料的国内供应，并为不断扩大的电池储能产业培养高端人才。

材料科学与工程教授、BEACONS计划主任赵敬载博士（Dr. Kyeongjae Cho）表示：“现在我们已经清楚了解问题的根源，正在积极寻求解决方案，以期将这项技术应用于包括手机和电动汽车在内的各类产品中，显著延长电池寿命。”

研究的第一作者、博士生马修·伯格施奈德（Matthew Bergschneider）正在创建一个基于机器人技术的实验室，用于用于制造和测试电池原型。他透露，团队计划先制造少量电池以优化整体过程，随后在BEACONS设施中大规模生产，目标每周制造数百个电池，最终实现商业化。

（首图shutterstock）