劍橋大學新研究觀察鋰離子流動 有望提高電動車電池的充放電性能表現
時間:2022-12-06 09:52來源:cnBeta 作者:綜合報道
點擊:
次
研究人員發現，下一代電池材料的性能和容量可能因鋰離子的不規則運動而受到阻礙。由劍橋大學領導的研究小組實時監測了一種潛在的新電池材料內部的鋰離子流動。之前人們認為，鋰離子儲存在電池材料中的機制對每個活性粒子來說是統一的。然而，劍橋大學領導的研究發現，在充放電循環中，鋰的儲存并不均勻。
當電池的放電周期接近尾聲時，活性粒子的表面變得鋰飽和，而其核心則缺乏鋰。這導致了容量的減少和可重復使用的鋰的損失。
法拉第研究所資助的這項研究可能有助于推動現有電池材料的發展，并加速下一代電池的創造。該研究結果最近發表在《焦耳》雜志上。
為了向零碳經濟轉變，發展電動汽車（EV）是必不可少的手段。由于其巨大的能量密度，鋰離子電池為目前道路上的大多數電動汽車提供動力。然而，隨著電動車使用量的增加，對更大范圍和更快充電時間的要求，需要改進現有的電池材料，并發現新的材料。
這些材料中最有前途的一些是被稱為層狀富鎳鋰氧化物的最先進的正極材料，它們被廣泛用于高級電動汽車。然而，它們的工作機制，特別是在實際操作條件下的鋰離子傳輸，以及這與它們的電化學性能是如何聯系在一起的還沒有被充分理解，所以我們還不能從這些材料中獲得最大的性能。
通過在顯微鏡下跟蹤電池運行過程中光與活性顆粒的相互作用，研究人員觀察到富鎳錳鈷氧化物（NMC）在充放電循環中的鋰存儲存在明顯差異。
“這是第一次在單個顆粒中直接觀察到鋰存儲的這種不均勻性，”來自劍橋大學優素福-哈米德化學系的共同第一作者Alice Merryweather說。“像我們這樣的實時技術對于在電池循環時捕捉這種情況是至關重要的。”
結合實驗觀察和計算機建模，研究人員發現，非均勻性源于充放電周期中NMC中鋰離子擴散速度的急劇變化。具體來說，鋰離子在完全鋰化的NMC顆粒中擴散緩慢，但一旦從這些顆粒中提取一些鋰離子，擴散就會明顯增強。
“我們的模型提供了對NMC中鋰離子擴散在充電早期階段的變化范圍的見解，”來自劍橋大學工程系的共同第一作者Shrinidhi S. Pandurangi博士說。"我們的模型準確地預測了鋰的分布，并捕捉到了實驗中觀察到的異質性程度。這些預測是理解其他電池降解機制的關鍵，如顆粒斷裂。"
重要的是，在放電結束時看到的鋰的異質性確定了富鎳正極材料在第一次充放電循環后通常會損失大約10%的容量的原因之一。共同第一作者、上海理工大學的徐超博士說："這很重要，考慮到用于確定電池是否應該退役的一個行業標準是當它失去20%的容量。"
研究人員現在正在尋求新的方法來提高這些有前途的電池材料的實際能量密度和壽命。
免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與中國電池聯盟無關。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。
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，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。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，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。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡
-
香港科技大學開發新型鐵基正極材料 以實現質子陶瓷燃料電池創紀錄性能
2022-11-22 09:26 -
伍倫貢大學引入新型分子軌道相互作用 提高鋰離子電池正極材料的穩定性
2022-11-10 21:50 -
華中農業大學開發新型鋰負極技術 可提高鋰金屬電池的安全性和效率
2022-10-21 10:13 -
北京理工大學首次提出并構筑燃料電池催化層多孔離聚物
2022-10-16 12:45 -
多倫多大學開發出新技術 助力回收鋰離子電池中的金屬
2022-10-10 22:01 -
有機鋰離子電池離成為現實又近了一步
2022-09-30 09:17 -
萊斯大學化學家發現 在電極上刷薄膜可以保護電池
2022-08-24 08:29 -
劍橋大學發明新光學顯微鏡技術 助力開發下一代電池
2022-08-18 08:43 -
日本東北大學開發3D打印硬碳電極 降低電池制造成本
2022-08-08 08:56 -
東北大學開發新型非貴金屬催化劑 有望用于氫燃料電池
2022-07-29 08:43
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
專題
相關新聞
-
香港科技大學開發新型鐵基正極材料 以實現質子陶瓷燃料電池創紀錄性能
2022-11-22 09:26 -
伍倫貢大學引入新型分子軌道相互作用 提高鋰離子電池正極材料的穩定性
2022-11-10 21:50 -
華中農業大學開發新型鋰負極技術 可提高鋰金屬電池的安全性和效率
2022-10-21 10:13 -
北京理工大學首次提出并構筑燃料電池催化層多孔離聚物
2022-10-16 12:45 -
多倫多大學開發出新技術 助力回收鋰離子電池中的金屬
2022-10-10 22:01 -
有機鋰離子電池離成為現實又近了一步
2022-09-30 09:17 -
萊斯大學化學家發現 在電極上刷薄膜可以保護電池
2022-08-24 08:29 -
劍橋大學發明新光學顯微鏡技術 助力開發下一代電池
2022-08-18 08:43
本月熱點
-
比亞迪全固態鋰電池在重慶生產 即將裝車試驗
2022-11-20 12:59 -
國鴻氫能向港交所提交上市申請書 為中國氫燃料電池領先企業
2022-11-23 09:14 -
10月國內動力電池裝車量30.5GWh，同比增長98.1%
2022-11-11 17:24 -
又一鋰電新貴啟動IPO
2022-12-04 10:27 -
國城三元正極材料生產項目（一期）在莆田簽約
2022-11-13 12:59 -
2022年中國儲能電池行業產業鏈全景梳理及區域熱力地圖
2022-11-20 12:59 -
衛藍湖州基地第一顆固態動力電芯下線
2022-11-27 11:11 -
動力電池產能過剩來臨，如何看待半山腰的風景？
2022-11-21 17:46
企業微信號
微信公眾號