镍在未来电动汽车电池中的作用显而易见：它比广泛使用的钴更丰富、更容易获得，而且其更高的能量密度意味着每次充电之间可以行驶更长的距离。

然而，就循环寿命、热稳定性和安全性而言，镍不如其他材料稳定。据外媒报道，德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）和阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的研究人员旨在通过一项新研究改变这一现状，该研究深入研究了镍基阴极，即促进电池储能的两个电极之一。相关研究论文发表于期刊《Nature Energy》。

图片来源：《Nature Energy》

沃克机械工程系和德克萨斯材料研究所（Walker Department of Mechanical Engineering and Texas Materials Institute）教授Arumugam Manthiram表示：“高镍阴极有可能通过提供更长的续航里程来彻底改变电动汽车市场。我们的研究对其热稳定性进行了全面的分析，这对于开发更安全的电池至关重要。”

研究团队对15种高镍阴极材料进行了500多次测量。研究人员发现，每个阴极都有一个临界充电状态，决定了其安全工作极限。该金属-氧键的强度和表面反应性会影响这一关键状态。

一旦材料超过此极限，就会出现不稳定性。这可能会引发热失控的灾难性情况，当温度升高时会释放能量，进一步加热电池，大大增加故障和/或火灾的风险。

作为该项目的一部分，研究人员开发了一个热稳定性指数，量化了材料在热失控过程中的反应。影响阴极热稳定性的因素包括阴极成分、表面化学、镍含量和晶体大小。

这项研究具有深远的影响，为更安全、更高效的电池提供了一条途径，可以满足日益增长的电动汽车需求。随着世界转向更清洁的能源解决方案，这些进步对于使电动汽车对消费者更具可行性和吸引力至关重要。

Manthiram团队的研究员Zehao Cui表示：“我们的工作为业界提供了路线图，确保这些阴极的高能量密度不会以牺牲安全性为代价。”

研究人员将继续研究热稳定性和阴极。接下来，他们将把电解质纳入考量。其中电解质是一种化学成分，通常以液体为基础，用于来回运送带电离子。它们使电池具有充电和放电功能，确保电解质和阴极之间可靠的相互作用对于提高电池安全性至关重要。