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德國KIT研發出高能陰極材料 將電池容量提高30%

時間:2019-12-12 14:28:06

來源:中國機械社區

作者:佚名

近日,卡爾斯魯厄理工學院(KIT)和合作機構的研究人員研究了用于未來高能鋰離子電池的陰極材料合成過程中的結構變化,并獲得了有關降解機理的新發現。他們的發現有助于開發更高容量的電池,從而增加電動汽車的行駛距離。

迄今為止,電力不足造成的行駛距離短阻礙了電動汽車的突破,而充電容量增加的鋰離子電池將有助于解決這個老大難。應用材料-儲能系統研究所(IAM-ESS)負責人Helmut Ehrenberg教授說:“我們正在開發這種高能系統,基于對電池電化學過程的基本理解,并通過創新地使用新材料,我們認為鋰離子電池的存儲容量可以增加30%”。這項研究是在德國最大的電化學儲能研究平臺Ulm&Karlsruhe的電化學儲能中心進行的。

高能鋰離子技術與傳統技術的區別在于特定的陰極材料。與迄今為止所使用的鎳、錳和鈷的不同比例的層狀氧化物不同,采用含過量鋰的富錳材料,能大大提高陰極材料的單位體積/質量儲能能力。不過,這些材料的使用一直存在問題。

在鋰離子的插入和提取過程中,即電池的基本功能過程中,高能陰極材料會發生降解。經過一定時間后,層狀氧化物轉變為具有高度不利電化學性能的晶體結構。結果是,平均充放電電壓從一開始就降低了,這就阻礙了高能鋰離子電池的發展。

研究人員現已在《自然通訊》中描述了降解的基本原理:“基于對高能陰極材料的詳細研究,我們發現降解不是直接發生的,而是通過形成迄今幾乎未發現的含鋰巖石鹽結構而間接發生的。此外,氧氣在反應中起著重要作用?!?nbsp;除這些結果外,研究還表明,有關電池技術性能的新發現不一定必須直接從降解過程中得出,相關科學家在合成陰極材料的研究中發現了它們。

卡爾斯魯厄理工學院的發現標志著電動車高能鋰離子電池發展道路上的一個重要里程碑。

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