鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:564次 | 2021年08月26日
新技術(shù)可筆直觀察鋰離子電池的電子運(yùn)動(dòng)
日產(chǎn)汽車與日產(chǎn)ARC于2014年三月十三日宣布,開發(fā)出了一種分解辦法,可筆直觀察鋰離子電池充放電時(shí)正極材料中的電子運(yùn)動(dòng)作并定量化。采用此辦法,使得高容量鋰離子電池的開發(fā)成為可能,從而有助于延長(zhǎng)純電動(dòng)汽車(EV)的續(xù)航距離。
要開發(fā)容量高、壽命長(zhǎng)的鋰離子電池,非得在電極活性物質(zhì)中盡量多儲(chǔ)存鋰,進(jìn)行可出現(xiàn)大量電子的材料設(shè)計(jì)。為此,掌握電池中的電子運(yùn)動(dòng)十分緊要,而往日的分解技術(shù)無法筆直觀察電子的運(yùn)動(dòng)。因此,無法定量識(shí)別電極活性物質(zhì)(錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、氧(O)等)中什么元素可在多大程度上釋放了電子。
此次開發(fā)的分解辦法,使得長(zhǎng)期存在的課題探明充放電時(shí)電流的起源并定量把握,全球首次獲得了解決(日產(chǎn)汽車)。由此,可準(zhǔn)確掌握電池內(nèi)部發(fā)生的現(xiàn)象,尤其是正極材料含有的活性物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀況。此次的成果是由日產(chǎn)ARC與東京大學(xué)、京都大學(xué)、大阪府立大學(xué)共同開發(fā)的。
還使用了地球模擬器
此次開發(fā)的分解辦法,同時(shí)運(yùn)用了使用L吸收端的X射線吸收分光法和使用超級(jí)計(jì)算機(jī)地球模擬器的第一原理計(jì)算法。盡管往日也有人采用X射線吸收分光法執(zhí)行過鋰離子電池分解,但使用K吸收端為主流。配置在距離原子核最近的K殼層的電子被束縛在原子內(nèi),因此電子并沒有筆直參與充放電。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
此次的分解辦法因采用了利用L吸收端的X吸收分光法,可以筆直觀察參與電池反應(yīng)的電子流動(dòng)。并且,通過與使用地球模擬器的第一原理計(jì)算法相結(jié)合,以高精度獲得了往日只能間接推斷的電子移動(dòng)量。
日產(chǎn)ARC將此分解辦法用于分解鋰過剩型正極材料。結(jié)果發(fā)現(xiàn),(1)在高電位狀態(tài)下,屬于氧的電子有益于充電反應(yīng);(2)在放電時(shí),屬于錳的電子有益于放電反應(yīng)。
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