1月17日，东北大学宣布，由该大学先进材料多学科研究所和名古屋工业大学组成的联合研究团队开发出了一种不含稀有金属的新型锂离子电池正极材料。它与现有的铁基正极材料相比，容量翻了一番。

研究背景

钴和镍等稀有金属常用于锂离子电池的正极以及安装在电动汽车和混合动力汽车上的其他设备。在全球蓄电池市场快速扩张的同时，由于稀有金属生产国和精炼厂在少数国家分布不均，因此供应链风险担忧加剧。目前使用廉价铁的磷酸铁锂（LiFePO₄）已作为避免资源风险的正极材料投入实际使用，但它仍存在能量密度低的问题。为了满足对高能量的需求，开发不含稀有金属且具有高能量密度的新型正极材料是业界的重要发展方向。

研究进展

理论上，反萤石型锂铁氧化物(Li₅FeO₄ )在实际应用中除了LiFePO₄正极中使用的铁的氧化还原反应外，还可以利用氧的氧化还原反应，因此它有望展现出比磷酸铁锂正极高出一倍以上的容量。但由于直到目前氧的氧化还原反应还不能得到充分利用，因此它最终只能展现出与LiFePO₄正极大致相同的容量。为此，科学家开始研究如何改进这种材料以发挥它的全部潜力。

反萤石型锂铁氧化物 Li5FeO4 的晶体结构（左）和本研究中的亚稳相（右）。红色、黄绿色和棕色球体分别代表氧、锂和铁原子。亚稳相形成逆萤石结构，其中每个原子的位置等价排列。

由东北大学尖端材料多学科研究所讲师Hiroaki Kobayashi和Itaru Honma教授以及名古屋工业大学工学研究科教授Masanobu Nakayama领导的研究小组开发了一种新的无稀有金属、使用廉价的铁和氧的高能锂离子电池正极材料开发成功。在这项研究中，他们通过机械合金化使Li₅FeO₄亚稳定化，同时可以利用迄今为止未被充分利用的铁和氧的氧化还原反应，实现了超过300mAh/g的可逆容量。通过使用可规避供应链风险的单质资源，有望降低锂离子电池的成本，提高能量密度。

目前，该成果于2023年1月15日在线发表于美国主要学术出版公司Wiley Advanced Energy Materials。

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