研究發現電池正極上的裂紋會加快EV充電速度
時間:2023-08-06 13:14來源:蓋世汽車 作者:Elisha
點擊:
次
（圖片來源：密歇根大學）
許多電動汽車制造商的觀點與此不同，通常會盡量減少裂紋，以免縮短電池的使用壽命。密歇根大學材料科學與工程學助理教授Yiyang Li表示：“許多公司希望使用不會破裂的顆粒來制造‘百萬英里’電池。然而，如果去除裂紋，就不會有這些裂紋帶來的額外表面積，電池顆粒將無法快速充電。在旅行時，用戶并不希望等待5個小時來給汽車充電，而是希望在15或30分鐘內充滿電。”
該團隊認為，這一發現適用于一半以上的電動汽車電池，其中這些電池的正極由數萬億個由鋰鎳錳鈷氧化物或鋰鎳鈷鋁氧化物制成的微顆粒組成。
理論上來說，正極電荷的速度取決于顆粒的表面積與體積之比。小顆粒比大顆粒的充電速度更快，因為它們相對于體積有更高的表面積，從而縮短其中鋰離子的擴散距離。然而，傳統方法無法直接測量單個正極顆粒的充電特性，只能測量構成電池正極的所有顆粒的平均值。這意味著以往對充電速度和正極顆粒大小之間關系的認識，僅僅是一種假設。
密歇根大學材料科學與工程學博士生Jinhong Min表示：“研究發現正極顆粒破裂后，具有更多的活性表面來吸收鋰離子，不僅在顆粒外表面，而且在裂紋內部。研究人員已經知道顆粒會發生破裂，但尚未測量破裂狀態如何影響充電速度。”
了解正極裂紋的優點，關鍵在于測量單個正極顆粒的充電速度。為了做到這一點，研究人員將這些顆粒插入神經科學家常用來研究單個腦細胞如何傳輸電信號的裝置。Li表示：“一位研究神經科學的同事曾向我展示用來研究單個神經元的陣列。我想知道，我們是否也可以用它們來研究電池顆粒，因為顆粒大小與神經元相似。”
每個陣列都是定制設計的2 x 2厘米芯片，具有多達100個微電極。在芯片中心布散一些正極顆粒，然后，研究人員使用比人類頭發絲細約70倍的針，將單個顆粒移到陣列上各自的電極上。當顆粒就位后，研究人員可以在陣列上同時對最多4個單獨的顆粒進行充放電。在這項特定的研究中，研究人員測量了21個顆粒。
實驗表明，正極顆粒的充電速度并不取決于其大小。研究人員認為，這極有可能是因為較大的顆粒在破裂時，實際上表現得像較小顆粒的集合。另一種可能性是，鋰離子在晶界（構成正極顆粒的納米級晶體之間的微小空間）中移動得非常快。但是，Li認為這不太可能，除非電池的電解質穿透這些邊界，形成裂縫。
研究人員在設計具有不破裂單晶顆粒的長壽命電池時，必須考慮破裂材料的優點。為了實現快速充電，這些顆粒可能要小于現在的正極破裂顆粒。Li表示，另一種選擇是用不同的材料來制造單晶正極，從而更快地移動鋰。但是，這些材料可能能量密度較低，或者其中必要的金屬供應有限。
(責任編輯：子蕊)
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
-
東北大學發現鈉離子電池陽極材料AsC5
2023-08-04 17:43 -
RMIT開發質子電池 可實現廉價的能源存儲且環境友好
2023-08-01 09:20 -
研究人員開發出新能量吸收設計 可提高EV電池安全性
2023-07-31 08:36 -
研究人員開發燃料電池制造新工藝 可以降低成本
2023-07-30 09:03 -
佐治亞理工學院使用鋁箔制造電池 可提高能量密度和穩定性
2023-07-25 08:18 -
ORNL進一步開發干法制造工藝 實現更清潔、能量更高的電動汽車電池
2023-07-20 09:24 -
清華大學發現可擴展的鋰離子電池陽極預鋰化方法
2023-07-16 14:37 -
液流電池容量和壽命大大提升！只需加入這種添加劑……
2023-07-13 09:19 -
寧德時代開發新型電解質材料，極寒條件下電池充電效率可提高50%
2023-07-07 18:02 -
硅基全固態電池的機遇與挑戰
2023-07-05 11:11
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
專題
相關新聞
-
東北大學發現鈉離子電池陽極材料AsC5
2023-08-04 17:43 -
RMIT開發質子電池 可實現廉價的能源存儲且環境友好
2023-08-01 09:20 -
研究人員開發出新能量吸收設計 可提高EV電池安全性
2023-07-31 08:36 -
研究人員開發燃料電池制造新工藝 可以降低成本
2023-07-30 09:03 -
佐治亞理工學院使用鋁箔制造電池 可提高能量密度和穩定性
2023-07-25 08:18 -
ORNL進一步開發干法制造工藝 實現更清潔、能量更高的電動汽車電池
2023-07-20 09:24 -
清華大學發現可擴展的鋰離子電池陽極預鋰化方法
2023-07-16 14:37 -
液流電池容量和壽命大大提升！只需加入這種添加劑……
2023-07-13 09:19
本月熱點
-
比亞迪投入特斯拉懷抱，放棄刀片電池，圓柱電池是最優解？
2023-07-23 09:56 -
遠景動力成為全球首家實現運營碳中和的電池科技企業
2023-07-16 14:18 -
動力電池產業拉響產能過剩警報
2023-07-18 10:18 -
充電10分鐘續航1200公里？刷屏的固態電池量產有多難
2023-07-19 08:39 -
深度｜大圓柱電池的戰爭！
2023-07-20 09:23 -
“三劍客”失意鈉電池背后：這仍是一條“難而正確”的賽道
2023-07-30 08:38 -
梯次利用，讓退役電池“再就業”
2023-07-09 09:08 -
動力電池之戰，仍然血紅一片
2023-07-23 09:41
企業微信號
微信公眾號