近日，卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）和合作機構(gòu)的研究人員研究了用于未來高能鋰離子電池的陰極材料合成過程中的結(jié)構(gòu)變化，并獲得了有關(guān)降解機理的新發(fā)現(xiàn)。他們的發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)更高容量的電池，從而增加電動汽車的行駛距離。

迄今為止，電力不足造成的行駛距離短阻礙了電動汽車的突破，而充電容量增加的鋰離子電池將有助于解決這個老大難。應(yīng)用材料－儲能系統(tǒng)研究所（IAM－ESS）負責(zé)人HelmutEhrenberg教授說：“我們正在開發(fā)這種高能系統(tǒng)，基于對電池電化學(xué)過程的基本理解，并通過創(chuàng)新地使用新材料，我們認為鋰離子電池的存儲容量可以增加30％”。這項研究是在德國最大的電化學(xué)儲能研究平臺Ulm＆Karlsruhe的電化學(xué)儲能中心進行的。

高能鋰離子技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的區(qū)別在于特定的陰極材料。與迄今為止所使用的鎳、錳和鈷的不同比例的層狀氧化物不同，采用含過量鋰的富錳材料，能大大提高陰極材料的單位體積／質(zhì)量儲能能力。不過，這些材料的使用一直存在問題。

在鋰離子的插入和提取過程中，即電池的基本功能過程中，高能陰極材料會發(fā)生降解。經(jīng)過一定時間后，層狀氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈叨炔焕娀瘜W(xué)性能的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果是，平均充放電電壓從一開始就降低了，這就阻礙了高能鋰離子電池的發(fā)展。

研究人員現(xiàn)已在《自然通訊》中描述了降解的基本原理：“基于對高能陰極材料的詳細研究，我們發(fā)現(xiàn)降解不是直接發(fā)生的，而是通過形成迄今幾乎未發(fā)現(xiàn)的含鋰巖石鹽結(jié)構(gòu)而間接發(fā)生的。此外，氧氣在反應(yīng)中起著重要作用。”除這些結(jié)果外，研究還表明，有關(guān)電池技術(shù)性能的新發(fā)現(xiàn)不一定必須直接從降解過程中得出，相關(guān)科學(xué)家在合成陰極材料的研究中發(fā)現(xiàn)了它們。

卡爾斯魯厄理工學(xué)院的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著電動車高能鋰離子電池發(fā)展道路上的一個重要里程碑。