日本新研究有望推动无钴高能量密度锂离子电池实用化

日本东京大学近日发表新闻公报说，其研究人员在实验中通过优化电解液设计同时抑制电池电解液和电极引发的副反应，在不使用钴的情况下，成功令高能量密度的锂离子电池实现稳定充放电约1000次。

据东京大学研究生院20日发布的新闻公报，钴是提高锂离子电池正极稳定性和功能性的重要材料，但钴是一种稀有金属，不仅价格高，还存在环境污染风险较高等不确定性因素。因此研究人员长期以来都致力于找到能降低甚至去除锂离子电池中钴需求的方法。

目前研究人员开发中的新材料里面，镍锰酸锂是较有前景的锂离子电池正极材料，与钴酸锂正极材料相比，其输出电压高、成本低、环境友好。

公报说，该院工学系教授山田淳夫等人研发了一种新的电解液，使镍锰酸锂电池正负极的反应电位都处于不超过电解液电位窗上限的范围内。同时使负极表面形成来自锂盐的坚固保护膜，克服了硅氧化物负极伴随充放电的大幅体积变化导致的电极表面保护膜剥离、负极龟裂等问题。

公报称，新设计还有效抑制了电解液和电极引发的副反应，使这种不使用钴的锂离子电池能量密度达到原先的1.6倍。在实验中，这种电池在实用水平成功实现稳定工作，即稳定充放电约1000次，与初期容量相比达到80%的容量比率。

新方案同时消除了锂离子电池工作电压的限制，拓展了今后蓄电池开发的方向。

本次成果已发表在新一期《自然·可持续发展》杂志。