：阿貢國家實驗室

全球的研究人員都在尋找更便宜、更好的鋰電池材料，為電動汽車等大型機器供應動力。目標之一就是找到鋰金屬氧化物電極的替代品，取代含鈷的電極。鈷是手機和筆記本電腦電池中常見的一種元素，但是過于昂貴且容量不足，無法支持電動汽車長距離行駛。

幾十年來，美國能源部阿貢國家實驗室（DOEArgonneNationalLaboratory）的研究人員一直在尋找和現(xiàn)今電池中使用電池材料性能相同甚至更好的材料。據外媒報道，阿貢國家實驗室正在研究富含錳的化合物，因為錳儲量豐富且便宜；鋰錳氧化物也很安全，但能量密度低于鈷氧化物。

該實驗室對富含錳的材料的研究受到了實驗室退休研究員MichaelThackeray自20世紀80年代初以來一直進行的研究的影響。MichaelThackeray于1981至1982年在牛津大學攻讀博士后學位，曾和諾貝爾化學獎得主JohnGoodenough（發(fā)明了鋰鈷氧化物電池）共事。

Goodenough和Thackeray合作發(fā)現(xiàn)了一種鋰錳氧化物電極，具有尖晶石型結構，比Goodenough的鋰鈷氧化物的層狀結構更便宜、更安全，不過性能更差。此種尖晶石材料被放置在一個立方體、緊湊的3D結構中。尖晶石電極含有可快速容納鋰離子的3D通道，因而可實現(xiàn)高功率，優(yōu)于其他鋰電池的3D層狀結構和1D隧道結構。

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在此類早期研發(fā)工作的基礎上，阿貢國家實驗室的研究人員研發(fā)出許多富含錳的材料，包括Thackeray合作研發(fā)的富含鋰的鎳錳鈷（NMC）陰極。富含鋰的NMC是一項突破性陰極技術，和鋰電池中標準含量的NMC相比，性能和可靠性都得到顯著改善。現(xiàn)在，阿貢國家實驗室已經將NMC技術授權給通用汽車等全球制造商，而雪佛蘭Volt和Bolt車型采用的就是此種陰極材料。

Goodenough和Thackeray的研究還在繼續(xù)為阿貢國家實驗室正在進行的研究供應靈感，研究人員正將納米級尖晶石型材料集成到陰極中，并對尖晶石的性能進行微調，以在陰極中設計出理想的特性。例如，不同的尖晶石型材料可以幫助穩(wěn)定NMC陰極，并有助于設計出全固態(tài)鋰離子電芯和電池的陰極和電解質材料。

目前，阿貢國家實驗室的研究人員正加強對NMC技術的研究，以提高鋰和錳的含量，讓制成的電池優(yōu)于目前的電池，并提高電池的能量密度和安全性，同時降低成本。該項研究的最終目標是為鋰電池制造出結構穩(wěn)定、富含錳的電極，從而提升電池的續(xù)航。通過將尖晶石和新材料結構，研發(fā)出性價比的材料，以替代富含鈷和鎳的材料。