在追求更清潔、更經濟的電池過程中，依賴昂貴且難以獲得的金屬如鈷和鎳一直是主要障礙。這些元素為大多數鋰離子電池的陰極提供動力，但同時帶來環境、道德和財務上的成本。
現在，麥吉爾大學的研究人員與來自美國和南韓的科學家合作，開發出一種新的方法來製造高性能的陰極材料，這種方法有望完全消除對鈷和鎳的需求。
這項突破性研究提供了一種可擴展且能源高效的方式來生產「無序岩鹽」（DRX）陰極，這一替代品長期以來顯示出潛力，但在工業化過程中一直存在挑戰。
熔融鹽工藝實現精確控制
該團隊的成功基於一種兩步熔融鹽方法。通過控制DRX顆粒形成的環境，研究人員實現了精確的成核，隨後限制顆粒生長，生產出尺寸小於200納米的均勻、高結晶度的顆粒。
麥吉爾大學採礦與材料工程系的助理教授李振赫表示：「我們的方法使DRX陰極的批量生產成為可能，並且質量穩定，這對於其在電動車和可再生能源儲存中的應用至關重要。」
這種方法消除了以往DRX製造過程中需要的研磨或後處理步驟，從而提高了效率和一致性。
李教授補充道：「我們開發了第一種直接合成高結晶度、均勻分散的DRX單顆粒的方法，無需後合成研磨。這種形態控制提高了電池性能和大規模DRX陰極生產的一致性。」
在測試中，使用新DRX材料製造的電池在經歷100次充放電循環後仍能保持85%的容量，這是傳統方法製造的DRX顆粒耐用性的兩倍以上。顆粒的均勻性和結晶結構似乎是性能提升的關鍵因素。
DRX陰極的關鍵在於消除了對鎳和鈷的需求，使其在環境和道德上更具可持續性。這兩種金屬與具爭議的採礦實踐和不穩定的全球供應鏈有關，麥吉爾大學的創新可能在減少行業對它們的依賴方面發揮重要作用。
從實驗室到市場
該項目與斯坦福大學的SLAC國家加速器實驗室以及韓國科學技術院（KAIST）合作進行。它還得到了美國電池公司Wildcat Discovery Technologies的支持，該公司目前正在考慮擴大新的DRX生產方法。
該論文的首席作者、麥吉爾大學材料工程系的博士生霍達·艾哈邁德表示：「我們工作的接受度突顯了這一方法的基本見解和工業潛力，推動了可擴展製造的發展。」
這一新技術使下一代鋰離子電池的發展路徑變得更加現實，這些電池將更便宜、更環保，並且更易於大規模生產。該研究已發表在《Nature Communications》期刊上。
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