可循環(huán)使用的鋰離子電池一直被用于各類便攜式電子設(shè)備中。隨著近年來新能源電動(dòng)汽車的迅速發(fā)展，人們對(duì)電池提出了更高的要求：更安全，續(xù)航能力更強(qiáng)。盡管當(dāng)前科學(xué)家們已經(jīng)提出了各種各樣的可取代鋰離子電池的新一代電池體系，如鋁空氣電池，鋰空氣電池，燃料電池等，但是受制于這些電池體系特有的缺陷，并且當(dāng)前并沒有成熟的方法解決這些新電池體系的缺陷。基于此，科學(xué)家們斷言未來5-10年內(nèi)，鋰離子電池仍然是各類儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò)中的主流電池體系。因此，開發(fā)能量密度更高，輸出功率更大的鋰離子電池仍然是目前電池體系的迫切需求。

在現(xiàn)在已經(jīng)成熟應(yīng)用的各類陰極材料中，鋰鈷氧化物是目前鋰離子電池中廣泛使用的一種電極材料，三塊鋰離子電池就有一塊使用鋰鈷氧化物材料。原因在于這種材料生產(chǎn)方便而且對(duì)鋰離子在材料中的運(yùn)動(dòng)不作束縛，鋰離子可自由在這種材料中定向運(yùn)動(dòng)。理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，鋰鈷氧化物的理論容量為274mAh/克，但是實(shí)際使用中的電容量只有理論電容量的一半，為140mAh/克左右?？茖W(xué)家們開發(fā)了各種各樣的策略來保護(hù)鋰鈷氧化物電極來提高其電容量和電池循環(huán)性能，而利用金屬化合物或鋰化合物涂覆鋰鈷氧化物被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的方法。但是這些方法中，鋰離子電池的放電電壓都被限制。因此怎樣實(shí)現(xiàn)電池在高容量還具有高的放電電壓一直是科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。

近日，浙江大學(xué)陸盈盈課題組與亞利桑那州立大學(xué)HoulongL.Zhuang團(tuán)隊(duì)合作，利用三元的鋰，鋁，氟等物質(zhì)處理鋰鈷氧化物，實(shí)現(xiàn)了在4.6伏高電壓下鋰鈷氧化物電池的電化學(xué)性能增強(qiáng)。研究團(tuán)隊(duì)利用簡(jiǎn)便的水熱反應(yīng)制備了鋰-鋁-氟改性的鋰鈷氧化物，得到的具有氧化鋰氧化鋁納米顆粒的富含鋁和氟的涂層能夠有效抵抗液體電解質(zhì)氟化氫的腐蝕和4.2伏特以上電壓時(shí)的界面穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)完整性。還發(fā)現(xiàn)由鋰-鋁-鈷-氧化物-氟固體溶液形成的輕薄的摻雜層可以有效抑制電壓高于4.55伏特時(shí)鋰鈷氧化物的相變。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，鋰/2%鋰-鋁-氟-鋰鈷氧化物電池的電池容量可達(dá)到170mAh/克，在經(jīng)過200次充電放電循環(huán)后，這種電池的電容量仍然能夠達(dá)到初始電量的81.8%。而在以這種材料作為電極制備的全電池中，石墨/2%鋰-鋁-氟-鋰鈷氧化物電池在循環(huán)70次后的比能量密度仍然能夠達(dá)到600瓦*小時(shí)每千克。這種方法有望實(shí)現(xiàn)高能量密度鋰電池的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

希望這樣的科學(xué)研究能早日應(yīng)用，解決目前手機(jī)，新能源電動(dòng)汽車等的續(xù)航問題。期待新能源汽車的早日普及。