美国能源部西北太平洋国家实验室(PNNL)的科学家报告了如何使富镍单晶正极材料更牢固、更高效的新发现。该研究小组在正极上的研究成果，发表在2020年12月11日的《Science》杂志上。全球各地的研究人员正在努力制造出大容量、长寿命、低成本的电池。提高锂离子电池性能对于电动汽车普及至关重要。关键在于降低电池内部的副反应，延长电池寿命，从而改善电池的尺寸和成本等因素。

使用富镍正极，可以提高电池的容量。与金属钴等其他关键电极材料相比，金属镍成本更低、更易得且低毒，因此有望实现大规模应用。并且通过提高富镍正极中的镍含量，可以增加正极容量。然而，富镍正极材料晶格中的镍越多，正极就越不稳定，不利的副反应也会增加，导致材料损坏，且储运非常困难。最大限度发挥镍的作用，尽量抑制其缺点也是一项挑战。目前最常见的富镍正极材料为多晶形态——众多纳米晶体聚集成一个大颗粒，其优点是充放电更快，但在重复循环过程中，多晶有时会破裂。随着电极暴露在电解质中的面积扩大，高镍引起的副反应加速，并形成气体。富镍正极材料这种不可逆的损坏将加速电池失效，并增加安全隐患。

PNNL研究人员开发了一种在高温熔融食盐中生长高性能晶体的工艺，通过制造富镍的单晶正极材料来避开这些问题。与多晶材料相比，单晶的优势是什么？不妨想象露营时利用冰块冷藏食物的方法。融化一大块冰比融化同样数量的小冰块慢得多；……