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德國科學家研究陰極材料退化機理 有望將鋰離子電池容量增加30%

作者:中國儲能網新聞中心 來源:蓋世汽車 發布時間:2020-01-22 瀏覽:
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據外媒報道,德國卡爾斯魯厄理工學院(Karlsruhe Institute of Technology,KIT)及合作機構的研究人員為研發未來高能量鋰離子電池,研究了陰極材料合成過程中結構的變化,并獲得了有關陰極材料退化機理的重要發現,或有助于研發更大容量的電池,以增長電動汽車的續航里程。

到目前為止,電動汽車未獲得突破性進展是因為受到了續航里程不足等因素的阻礙,具備更高蓄電量的電池有望緩解此種情況。應用材料-儲能系統(IAM-ESS)研究所所長Helmut Ehrenberg教授表示:“我們正在研發此類高能量系統,在我們看來,基于對電池電化學過程的理解,加上創新使用新材料,有望將鋰離子電池的存儲容量增加30%?!?

高能量鋰離子電池技術與傳統電池技術的區別在于陰極材料的不同,不再采用不同比例鎳、錳和鈷構成的層狀氧化物,轉而使用含過量鋰、富含錳的材料,能夠大大提高陰極材料的單位體積/質量儲能能力。不過,到目前為止,采用此種材料會遇到一個問題。

例如,在電池插入和提取鋰離子的過程中(電池的基本功能),高能量陰極材料會退化。經過一定時間后,層狀氧化物會變成一種晶體結構,電化學性能特別差。結果發現,鋰離子電池的平均充放電電壓在一開始時就降低了,從而阻礙了高能量鋰離子電池的發展。

目前,還沒有人完全了解確切的退化機理。KIT的一組研究人員與合作機構描述了該機理:“基于對高能量陰極材料的詳細研究,我們發現,陰極材料不會直接發生退化,而是通過形成很難被注意到的含鋰巖鹽結構間接退化?!贝送?,氧氣在反應中也起著重要作用?!俺舜祟惤Y果,該研究還揭示了電池技術的行為并不一定直接因退化造成。這是研究人員在合成陰極材料的過程中發現的?!?

KIT的研究結果是一個重要的里程碑,將促進電動汽車高能量鋰離子電池的研發。研究人員采用了新型測試方法,以盡量減少層狀氧化物的退化,并開始研發合適的新型電池。(文中圖片均來自卡爾斯魯厄理工學院)

關鍵字:鋰電池

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