美国西北大学和克莱姆森大学的研究人员与韩国世宗大学的研究人员一起研究了高能量密度LIB正极材料降解的根源，并开发了基于石墨烯的策略来减轻这些降解机理并改善LIB性能。
他们的研究对于许多新兴应用而言可能是有价值的，尤其是电动汽车和用于风能和太阳能等可再生能源的电网级储能。
作者Mark Hersam说：“ LIB中的大多数降解机制都发生在与电解质接触的电极表面上。” “我们试图了解这些表面的化学性质，然后制定使降解最小化的策略。”
研究人员选择表面化学表征作为识别和最小化NCA（镍，钴，铝）纳米颗粒合成过程中残留的氢氧化物和碳酸盐杂质的策略。他们意识到，LIB正极表面首先需要通过适当的退火来制备，该过程是将正极纳米颗粒加热以去除表面杂质，然后通过原子层厚度的石墨烯涂层将其锁定为所需的结构。
石墨烯涂覆的NCA纳米粒子被配制成LIB正极，显示出最高的电化学性能，包括低阻抗，高倍率性能，高体积能量和功率密度以及长循环寿命。石墨烯涂层还充当电极表面和电解质之间的屏障，从而进一步提高了电池寿命。
尽管研究人员认为单独使用石墨烯涂层足以改善性能，但他们的研究结果表明，在应用石墨烯涂层之前，对正极材料进行预退火以优化其表面化学性质非常重要。
虽然这项工作集中在富镍的LIB阴极上，但该方法可以推广到其他能量存储电极，例如钠离子或镁离子电池，这些电极结合了具有高表面积的纳米结构材料。因此，这项工作为实现高性能，基于纳米粒子的储能设备建立了一条清晰的道路。
Hersam说：“我们的方法还可用于提高LIB和相关储能技术中负极的性能。” “最终，您需要同时优化正极和负极，以实现最佳的电池性能。”