據(jù)外媒報(bào)道，德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院(Karlsruhe Institute of Technology，KIT)及合作機(jī)構(gòu)的研究人員為研發(fā)未來(lái)高能量鋰離子電池，研究了陰極材料合成過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變化，并獲得了有關(guān)陰極材料退化機(jī)理的重要發(fā)現(xiàn)，或有助于研發(fā)更大容量的電池，以增長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程。
到目前為止，電動(dòng)汽車(chē)未獲得突破性進(jìn)展是因?yàn)槭艿搅死m(xù)航里程不足等因素的阻礙，具備更高蓄電量的電池有望緩解此種情況。應(yīng)用材料-儲(chǔ)能系統(tǒng)(IAM-ESS)研究所所長(zhǎng)Helmut Ehrenberg教授表示：“我們正在研發(fā)此類(lèi)高能量系統(tǒng)，在我們看來(lái)，基于對(duì)電池電化學(xué)過(guò)程的理解，加上創(chuàng)新使用新材料，有望將鋰離子電池的存儲(chǔ)容量增加30%?！?
高能量鋰離子電池技術(shù)與傳統(tǒng)電池技術(shù)的區(qū)別在于陰極材料的不同，不再采用不同比例鎳、錳和鈷構(gòu)成的層狀氧化物，轉(zhuǎn)而使用含過(guò)量鋰、富含錳的材料，能夠大大提高陰極材料的單位體積/質(zhì)量?jī)?chǔ)能能力。不過(guò)，到目前為止，采用此種材料會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題。
例如，在電池插入和提取鋰離子的過(guò)程中(電池的基本功能)，高能量陰極材料會(huì)退化。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，層狀氧化物會(huì)變成一種晶體結(jié)構(gòu)，電化學(xué)性能特別差。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池的平均充放電電壓在一開(kāi)始時(shí)就降低了，從而阻礙了高能量鋰離子電池的發(fā)展。
目前，還沒(méi)有人完全了解確切的退化機(jī)理。KIT的一組研究人員與合作機(jī)構(gòu)描述了該機(jī)理：“基于對(duì)高能量陰極材料的詳細(xì)研究，我們發(fā)現(xiàn)，陰極材料不會(huì)直接發(fā)生退化，而是通過(guò)形成很難被注意到的含鋰巖鹽結(jié)構(gòu)間接退化?！贝送?，氧氣在反應(yīng)中也起著重要作用。“除了此類(lèi)結(jié)果，該研究還揭示了電池技術(shù)的行為并不一定直接因退化造成。這是研究人員在合成陰極材料的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的?！?
KIT的研究結(jié)果是一個(gè)重要的里程碑，將促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)高能量鋰離子電池的研發(fā)。研究人員采用了新型測(cè)試方法，以盡量減少層狀氧化物的退化，并開(kāi)始研發(fā)合適的新型電池。(文中圖片均來(lái)自卡爾斯魯厄理工學(xué)院)
