如果電池的使用壽命比現在使用的電池長得多且更便宜，那么電池驅動的電動汽車及其與碳氫化合物提供的環境效益相比，將變得更加普遍。

實現這一目標的一種策略是用低成本鎳替代電池正極中發現的許多昂貴的鈷，并且該策略的目標之一是現在用于某些鋰離子電池中的鎳錳鈷（NMC）正極。電池制造商希望增加NMC陰極中鎳相對于鈷的比例。由于鎳的電化學特性，這樣做不僅可以降低電池成本，而且可以提高充電容量。

但是以前的研究表明，提高NMC陰極中的鎳含量會引發有害反應，例如與電解質溶液的反應，這會迅速使電池退化。該過程通常會導致微米級的陰極顆粒破碎，最終使電池無法充電。西北太平洋國家實驗室的杰曉（JiaoXiao）及其同事現在已經找到解決這些問題的方法，制造出一種特別堅固且富含鎳的NMC陰極材料。研究小組還發現了材料在充電周期中發生物理變化的方式，這一發現可以幫助研究人員進一步改善陰極。

這項工作的關鍵是設計一種方法來生長微米級的，含鎳量接近80％的NMC單晶-與某些NMC材料相比，鎳含量增加了30–40％。與典型的NMC陰極相比，后者是微米級的納米晶體附聚物，單晶形式具有較少的位置，可發生不良反應，在充電周期中不易碎裂，并可存儲約25％的電荷（Science2020，DOI：10.1126/science.abc3167）。

盡管強壯的材料可以抗摔，但它并非堅不可摧。電池測試和顯微鏡顯示，在充電和放電過程中，顆粒的微觀層來回移動，有點像卡片滑出一半然后又回到甲板上。滑動主要是可逆的，是由鋰離子進出材料引起的，最終導致微粒中形成微小的裂紋，從而開始了陰極的衰變。

確定了這種機制后，研究小組正在研究減少滑動損傷的方法。初步結果表明，保持顆粒小于3.5μm并使陰極在典型的電池電壓4.2V下工作，應有助于使堅韌的顆粒更堅韌。

賓漢姆頓大學的M.StanleyWhittingham將這項研究描述為“有趣且有影響力”，他因在鋰離子電池方面的研究而獲得了諾貝爾化學獎，他說，這些結果為將此類材料用于具有很高應用價值的商業系統提供了很好的指導。能量密度。

加利福尼亞大學圣地亞哥分校的電池專家ShirleyMeng指出，不僅合成結果令人印象深刻，而且詳細的顯微鏡分析也是如此，這表明了這種材料為何耐用的原因。