2019-12-13 08:16:35 电子工程世界

近日，卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和合作机构的研究人员研究了用于未来高能锂离子电池的阴极材料合成过程中的结构变化，并获得了有关降解机理的新发现。他们的发现有助于开发更高容量的电池，从而增加电动汽车的行驶距离。

迄今为止，电力不足造成的行驶距离短阻碍了电动汽车的突破，而充电容量增加的锂离子电池将有助于解决这个老大难。应用材料-储能系统研究所(IAM-ESS)负责人Helmut Ehrenberg教授说：“我们正在开发这种高能系统，基于对电池电化学过程的基本理解，并通过创新地使用新材料，我们认为锂离子电池的存储容量可以增加30%”。这项研究是在德国最大的电化学储能研究平台Ulm&Karlsruhe的电化学储能中心进行的。

高能锂离子技术与传统技术的区别在于特定的阴极材料。与迄今为止所使用的镍、锰和钴的不同比例的层状氧化物不同，采用含过量锂的富锰材料，能大大提高阴极材料的单位体积/质量储能能力。不过，这些材料的使用一直存在问题。

在锂离子的插入和提取过程中，即电池的基本功能过程中，高能阴极材料会发生降解。经过一定时间后，层状氧化物转变为具有高度不利电化学性能的晶体结构。结果是，平均充放电电压从一开始就降低了，这就阻碍了高能锂离子电池的发展。

研究人员现已在《自然通讯》中描述了降解的基本原理：“基于对高能阴极材料的详细研究，我们发现降解不是直接发生的，而是通过形成迄今几乎未发现的含锂岩石盐结构而间接发生的。此外，氧气在反应中起着重要作用。” 除这些结果外，研究还表明，有关电池技术性能的新发现不一定必须直接从降解过程中得出，相关科学家在合成阴极材料的研究中发现了它们。

卡尔斯鲁厄理工学院的发现标志着电动车高能锂离子电池发展道路上的一个重要里程碑。