卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院(KIT)和合作機(jī)構(gòu)的研究人員研究了用于未來高能鋰離子電池的正極材料合成過程中的結(jié)構(gòu)變化，并獲得了有關(guān)降解機(jī)理的新發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)可能有助于開發(fā)更高容量的電池，從而擴(kuò)大電動(dòng)汽車的適用范圍。結(jié)果報(bào)道在《自然通訊》上。

迄今為止，除其他外，不足的行駛距離阻礙了電動(dòng)汽車的突破。充電容量增加的鋰離子電池可能會(huì)有所幫助。“我們正在開發(fā)這樣的高能系統(tǒng)，”儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用材料研究所(IAM-ESS)負(fù)責(zé)人Helmut Ehrenberg教授說。“基于對(duì)電池中電化學(xué)過程的基本理解以及對(duì)新材料的創(chuàng)新使用，我們認(rèn)為鋰離子電池的存儲(chǔ)容量可能會(huì)增加30%。” 在KIT，這項(xiàng)研究是在德國最大的電化學(xué)儲(chǔ)能研究平臺(tái)Ulm&Karlsruhe的電化學(xué)儲(chǔ)能中心進(jìn)行的。Ehrenberg是CELEST的副發(fā)言人。

高能鋰離子技術(shù)與常規(guī)技術(shù)的區(qū)別在于特定的陰極材料。代替迄今已使用的具有不同比例的鎳，錳和鈷的層狀氧化物，使用了具有過量鋰的富錳材料，這大大提高了陰極材料每體積/質(zhì)量的儲(chǔ)能能力。但是，到目前為止，這些材料的使用一直存在問題。

在鋰離子的插入和提取期間，即電池的基本功能期間，高能陰極材料劣化。一定時(shí)間后，層狀氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蟹浅２焕碾娀瘜W(xué)性質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。作為不希望的結(jié)果，平均充電和放電電壓從該過程的最開始就降低了，這到目前為止阻止了合適的高能量鋰離子電池的開發(fā)。

確切的降解機(jī)理遠(yuǎn)未完全理解。KIT和合作機(jī)構(gòu)的一組研究人員現(xiàn)已描述了Nature Communications中的基本機(jī)制：“基于對(duì)高能陰極材料的詳細(xì)研究，我們發(fā)現(xiàn)降解不是直接發(fā)生的，而是通過形成迄今為止幾乎未發(fā)現(xiàn)的含鋰巖石鹽結(jié)構(gòu)而間接發(fā)生的，” Weibo Hua(IAM- ESS)，該研究的主要作者之一。“此外，氧氣在反應(yīng)中起著重要作用。” 除了這些結(jié)果之外，研究還表明，有關(guān)電池技術(shù)性能的新發(fā)現(xiàn)并不一定直接來自降解過程。微博和其他相關(guān)科學(xué)家在合成正極材料的研究中發(fā)現(xiàn)了它們。

KIT的這些發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著電動(dòng)汽車用高能鋰離子電池的重要里程碑。它們可以測(cè)試新方法，以最大程度地減少分層氧化物的降解，并開始開發(fā)這種新型電池。