用此方法,“使得高容量鋰離子電池的開發成為可能,從而有助于延長純電動汽車(EV)的續航距離”(日產汽車)。

日產新技術:可直接觀察鋰離子電池的電子運動

日產汽車與日產ARC于2014年3月13日宣布,開發出了一種分析方法,可直接觀察鋰離子電池充放電時正極材料中的電子運動作并定量化。采用此方法,“使得高容量鋰離子電池的開發成為可能,從而有助于延長純電動汽車(EV)的續航距離”(日產汽車)。

圖1 日產汽車將于2014年量產的商用EV“e-NV200”。圖為設計造型被西班牙巴塞羅那出租車選中的試制車。(2013年9月拍攝)

要開發容量高、壽命長的鋰離子電池,必須在電極活性物質中盡量多儲存鋰,進行可產生大量電子的材料設計。為此,掌握電池中的電子運動十分重要,而以前的分析技術無法直接觀察電子的運動。因此,無法定量識別電極活性物質(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。

此次開發的分析方法,使得長期存在的課題——探明充放電時電流的起源并定量把握,“全球首次”獲得了解決(日產汽車)。由此,可準確掌握電池內部發生的現象,尤其是正極材料含有的活性物質的運動狀況。此次的成果是由日產ARC與東京大學、京都大學、大阪府立大學共同開發的。

此次開發的分析方法,同時運用了使用“L吸收端”的“X射線吸收分光法”和使用超級計算機“地球模擬器”的“第一原理計算法”。盡管以前也有人采用X射線吸收分光法實施過鋰離子電池分析,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,因此電子并沒有直接參與充放電。

此次的分析方法因采用了利用L吸收端的X吸收分光法,可以直接觀察參與電池反應的電子流動。并且,通過與使用地球模擬器的第一原理計算法相結合,以高精度獲得了以前只能間接推斷的電子移動量。

日產ARC將此分析方法用于分析鋰過剩型正極材料。結果發現,(1)在高電位狀態下,屬于氧的電子有益于充電反應;(2)在放電時,屬于錳的電子有益于放電反應。

[責任編輯:趙卓然]

免責聲明:本文僅代表作者個人觀點,與電池網無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本網證實,對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性,本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關內容。涉及資本市場或上市公司內容也不構成任何投資建議,投資者據此操作,風險自擔!

凡本網注明?“來源:XXX(非電池網)”的作品,凡屬媒體采訪本網或本網協調的專家、企業家等資源的稿件,轉載目的在于傳遞行業更多的信息或觀點,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。

如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理、刪除。電話:400-6197-660-2?郵箱:[email protected]

電池網微信
鋰離子電池