韩国新研究用鲑鱼DNA开发出高容量电池材料

韩国一个研究团队成功开发出用于锂离子电池的下一代大容量电池材料。韩国科学技术研究院(KIST，代理院长尹锡镇)宣布，由韩国科学技术研究院储能研究中心主任Kyung Yoon Chung博士、蔚山科学技术研究院教授Sang-Young Lee博士和Wonyoung Chang博士(韩国科学技术研究院储能研究中心首席研究员)组成的联合研究团队成功开发出了高性能锂离子电池用高容量阴极材料。储能研究中心的首席研究员Wonyoung Chang博士等人，利用鲑鱼的DNA，通过稳定过锂层状氧化物(OLO)的表面，开发出了高容量电池材料。

*过锂层状氧化物(OLO)：通过将材料的分层结构中的过渡金属元素置换成锂元素，使材料中含有大量锂的材料。

在锂离子二次电池中，充放电过程中，锂离子在正负极之间来回移动的量决定了电池系统的能量密度。换句话说，要提高锂离子电池的容量，必须开发出高容量的正极材料。

过锂离子层氧化物(OLO)具有250 mAh/g的高可逆容量(而现有商业化材料的可逆容量仅为160 mAh/g)，作为新一代的正极材料，长期以来一直受到关注，可提高电池储能能力50%以上。然而，OLO有一个很大的缺点，就是在充放电循环过程中，OLO的分层结构可能会发生坍塌，导致电池膨胀而无法使用。

KIST研究小组利用**透射电子显微镜，通过对OLO从表面到内部的特定区域进行划分，分析其晶体结构的变化。分析结果证实，在反复的充放电循环中，OLO的金属层开始在表面塌陷。

**透射电子显微镜：利用高电压下电子加速的衍射现象，提供了各种材料的形态学、晶体结构和元素信息，直至原子尺度。

联合研究小组利用鲑鱼的DNA，它与锂离子具有很强的亲和力，通过对OLO的表面结构进行调控，从而控制材料降解。然而，鲑鱼的DNA在水溶液中表现出了聚集倾向。为解决这一问题，研究小组合成了碳纳米管(CNT)与鲑鱼DNA的复合涂层材料。将DNA/CNT混合物均匀地排列并附着在OLO的表面，从而研制出了一种新型的阴极材料。

碳纳米管:一种仅由碳原子组成的圆柱形纳米结构。

KIST的研究团队进行了先进的综合分析技术（调查了从单个粒子到电极等一系列因素），发现OLO的电化学特性及其结构稳定性的机理得到了改善。通过对所开发的OLO进行原位X射线分析，证实了该材料在冲放电循环过程中结构降解得到抑制，热稳定性得到了改善。

来自UNIST的李相英教授说：”与之前的尝试不同，这项研究使用了生命的基本单位DNA，为高性能电池材料的开发提出了新的方向。” KIST储能研究中心负责人Kyung Yoon Chung表示：”这项研究利用综合先进的分析技术，提出了稳定化高容量正极材料的设计因素，非常有意义。在此研究的基础上，我们将投入更多的精力开发一种可以替代现有商业化材料的新材料。”

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