国立釜庆大学研究团队突破二次电池NCA正极材料性能衰减极限

国立釜庆大学研究团队开发出一项技术，可减少高能量密度二次电池核心材料 NCA（Ni0.80Co0.5Al0.05）正极材料的结构缺陷，并解决性能下降问题。

国立釜庆大学金属工学专业的 Ko Minseong 教授和能源化学材料专业的 Chae Sujong 教授研究团队，开发出一种基于离子交换的改性技术，能够去除 NCA 前驱体中的阴离子杂质，从而克服既有制备方法的结构性局限。

研究团队中 右前方为 Gominseong 教授 左侧为 Chae Sujong 教授。国立釜庆大学提供

View original image

这一研究成果发表在能源与材料领域的世界性学术期刊《Journal of Materials Chemistry A》（影响因子 9.5）2025年第13卷第23期。

研究团队开发的这一工艺，能够有效去除在传统工艺中引发结构不稳定性的硫酸根离子（SO₄²）类杂质，从而抑制 NCA 正极材料的劣化现象，并提高其电化学稳定性。

以传统硫酸盐基共沉淀法合成的 NCA 前驱体，其层状双氢氧化物（Layered Double Hydroxide）结构中会残留硫酸根离子。硫酸根离子在后续热处理过程中与锂发生反应生成 Li₂SO₄，在这一过程中会诱导颗粒间团聚，并阻碍稳定晶体结构的形成。其结果是增加电极内部的副反应，限制锂离子的扩散，进而导致整体电化学性能下降，这一直是 NCA 正极材料的结构性瓶颈。

为解决这一问题，研究团队新引入了利用氯离子（Cl）进行离子交换的策略。该方法可选择性去除硫酸根离子，大幅提升前驱体的结晶性，同时成功抑制副反应发生的可能性。由于工艺并不复杂，可简单嫁接到现有生产流程中，因此在工业现场具有较高的实用性和可扩展性，备受关注。

实验结果显示，通过离子交换方式改性的 NCA 正极材料容量达到 196.5 mAh/g，表明材料本征性能得到了稳定发挥。

尤其是作为性能衰减主要原因之一的硫酸根离子含量最多减少了 80%，使晶体结构更加稳定，锂离子的迁移路径得到均匀保障，从而带来整体电化学性能的提升。

改性后的 NCA 正极材料初始库仑效率达到 91.4%，较改性前的正极材料有所提高。经过150次充放电循环后，容量保持率也提高约12%，长期寿命特性显著改善；在高速放电条件下，性能提升约11%，输出特性同样得到改善。

Ko Minseong 教授表示：“这一技术并不限于特定组成的 NCA 正极材料，在多种组成的二次电池正极材料体系中也具有较高的应用潜力。随着有效克服阻碍既有 NCA 材料发挥固有性能的结构性局限，预计通过今后进一步的改性工艺，有望实现更高水平的性能提升。”

通过对富Ni NCA前驱体采用离子交换策略实现杂质控制与结构稳定化的示意图。

View original image

本研究在韩国研究财团（重点研究所支援项目）和韩国能源技术评价院（能源人才培养项目）的支持下完成。

必读新闻

“月薪150万不如去美国年入5亿” 首尔大·KAIST人才纷纷收拾行囊 [科学家正在消失]①

• “一点都不羡慕中乐透一等奖”……智异山山麓涌现“价值2亿的大赚特赚”，全村炸锅
• “明天要去星巴克转转” 国民力量忠清北道党与巨济市长候选人被指附和贬损5·18 引发争议
• 三星电子劳资谈判未能敲定结论…中央劳动委员会称“今日上午10点重启”（综合）
• “曾那么喜欢三星的员工怎么会变成这样”……三星电子工会委员长旧视频被重新关注

版权所有 © 阿视亚经济 (www.asiae.co.kr)。 未经许可不得转载。