蓋世汽車訊 據外媒報導，韓國蔚山科學技術大學（UNIST）的研究團隊發現了新型陰極材料准鋰（quasi-lithium）中產生氧氣的原因，並提出了一種材料設計原理來解決這一問題。

圖片來源：期刊《Science Advances》

理論上，通過4.5V以上的高壓充電，准鋰材料可以使電池比現有技術多儲存30%至70%的能量。這一進步可以讓電動汽車在一次充電后實現高達1,000公里的續航里程。然而，在高壓充電過程中，材料內部的氧氣會氧化並以氣體形式釋放，存在很大的爆炸風險。

由能源與化學工程學院教授Hyun-Wook Lee領導的研究小組發現，氧氣在4.25V附近氧化，導致部分結構變形和氣體釋放。

在期刊《Science Advances》上發表的相關論文提出了一種新穎的電極材料設計，旨在通過用電負性較低的元素取代准鋰中的一些過渡金屬，從根本上防止氧氣的氧化。

由於兩種金屬元素的電負性不同，電子會聚集在電負性較大的元素周圍，從而增加過渡金屬的電子可用性並防止氧氣氧化。相反，當過渡金屬中可用電子不足時，氧氣會替代並釋放電子，導致其氧化和氣體排放。

第一作者、UNIST的博士研究員和加州大學洛杉磯分校的博士後研究員Min-Ho Kim解釋說：“雖然以前的研究重點是穩定氧化氧以防止其氣體排放，但我們的研究與眾不同，致力於防止氧氣氧化本身。”

此外，這種電子密度的變化可以引起充電電壓的上升，從而實現高能量密度。由於能量密度與可用電子數和充電電壓成正比，因此替代過渡金屬的策略最終可以使電池單位重量儲存更多的能量。這個原理類似於大壩的水越多，落差越大，儲存的能量就越多。

研究小組通過實驗證實了過渡金屬（TM）替代的氧氧化抑制效果。用加速器進行的X射線分析表明，用鎳替代部分釕可顯著減少氧氣排放。通過密度泛函理論（DFT）計算實現了電荷重新分佈的理論驗證。

Lee教授表示：“通過各種實驗和理論分析，我們開發了一個技術庫，可以指導正極材料研究人員進行材料開發工作。這項工作將有助於開發無爆炸、高能量密度的長距離電池。”