剑桥大学新研究观察锂离子流动 有望提高电动车电池的充放电性能表现
时间:2022-12-06 09:52来源:cnBeta 作者:综合报道
点击:
次
研究人员发现，下一代电池材料的性能和容量可能因锂离子的不规则运动而受到阻碍。由剑桥大学领导的研究小组实时监测了一种潜在的新电池材料内部的锂离子流动。之前人们认为，锂离子储存在电池材料中的机制对每个活性粒子来说是统一的。然而，剑桥大学领导的研究发现，在充放电循环中，锂的储存并不均匀。
当电池的放电周期接近尾声时，活性粒子的表面变得锂饱和，而其核心则缺乏锂。这导致了容量的减少和可重复使用的锂的损失。
法拉第研究所资助的这项研究可能有助于推动现有电池材料的发展，并加速下一代电池的创造。该研究结果最近发表在《焦耳》杂志上。
为了向零碳经济转变，发展电动汽车（EV）是必不可少的手段。由于其巨大的能量密度，锂离子电池为目前道路上的大多数电动汽车提供动力。然而，随着电动车使用量的增加，对更大范围和更快充电时间的要求，需要改进现有的电池材料，并发现新的材料。
这些材料中最有前途的一些是被称为层状富镍锂氧化物的最先进的正极材料，它们被广泛用于高级电动汽车。然而，它们的工作机制，特别是在实际操作条件下的锂离子传输，以及这与它们的电化学性能是如何联系在一起的还没有被充分理解，所以我们还不能从这些材料中获得最大的性能。
通过在显微镜下跟踪电池运行过程中光与活性颗粒的相互作用，研究人员观察到富镍锰钴氧化物（NMC）在充放电循环中的锂存储存在明显差异。
“这是第一次在单个颗粒中直接观察到锂存储的这种不均匀性，”来自剑桥大学优素福-哈米德化学系的共同第一作者Alice Merryweather说。“像我们这样的实时技术对于在电池循环时捕捉这种情况是至关重要的。”
结合实验观察和计算机建模，研究人员发现，非均匀性源于充放电周期中NMC中锂离子扩散速度的急剧变化。具体来说，锂离子在完全锂化的NMC颗粒中扩散缓慢，但一旦从这些颗粒中提取一些锂离子，扩散就会明显增强。
“我们的模型提供了对NMC中锂离子扩散在充电早期阶段的变化范围的见解，”来自剑桥大学工程系的共同第一作者Shrinidhi S. Pandurangi博士说。"我们的模型准确地预测了锂的分布，并捕捉到了实验中观察到的异质性程度。这些预测是理解其他电池降解机制的关键，如颗粒断裂。"
重要的是，在放电结束时看到的锂的异质性确定了富镍正极材料在第一次充放电循环后通常会损失大约10%的容量的原因之一。共同第一作者、上海理工大学的徐超博士说："这很重要，考虑到用于确定电池是否应该退役的一个行业标准是当它失去20%的容量。"
研究人员现在正在寻求新的方法来提高这些有前途的电池材料的实际能量密度和寿命。
免责声明：本文仅代表作者个人观点，与中国电池联盟无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。
凡本网注明 “来源：XXX（非中国电池联盟）”的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的，请在一周内进行，以便我们及时处理。
QQ：503204601
邮箱：cbcu@cbcu.com.cn
凡本网注明 “来源：XXX（非中国电池联盟）”的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的，请在一周内进行，以便我们及时处理。
QQ：503204601
邮箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜欢
-
香港科技大学开发新型铁基正极材料 以实现质子陶瓷燃料电池创纪录性能
2022-11-22 09:26 -
伍伦贡大学引入新型分子轨道相互作用 提高锂离子电池正极材料的稳定性
2022-11-10 21:50 -
华中农业大学开发新型锂负极技术 可提高锂金属电池的安全性和效率
2022-10-21 10:13 -
北京理工大学首次提出并构筑燃料电池催化层多孔离聚物
2022-10-16 12:45 -
多伦多大学开发出新技术 助力回收锂离子电池中的金属
2022-10-10 22:01 -
有机锂离子电池离成为现实又近了一步
2022-09-30 09:17 -
莱斯大学化学家发现 在电极上刷薄膜可以保护电池
2022-08-24 08:29 -
剑桥大学发明新光学显微镜技术 助力开发下一代电池
2022-08-18 08:43 -
日本东北大学开发3D打印硬碳电极 降低电池制造成本
2022-08-08 08:56 -
东北大学开发新型非贵金属催化剂 有望用于氢燃料电池
2022-07-29 08:43
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
专题
相关新闻
-
香港科技大学开发新型铁基正极材料 以实现质子陶瓷燃料电池创纪录性能
2022-11-22 09:26 -
伍伦贡大学引入新型分子轨道相互作用 提高锂离子电池正极材料的稳定性
2022-11-10 21:50 -
华中农业大学开发新型锂负极技术 可提高锂金属电池的安全性和效率
2022-10-21 10:13 -
北京理工大学首次提出并构筑燃料电池催化层多孔离聚物
2022-10-16 12:45 -
多伦多大学开发出新技术 助力回收锂离子电池中的金属
2022-10-10 22:01 -
有机锂离子电池离成为现实又近了一步
2022-09-30 09:17 -
莱斯大学化学家发现 在电极上刷薄膜可以�；さ绯�
2022-08-24 08:29 -
剑桥大学发明新光学显微镜技术 助力开发下一代电池
2022-08-18 08:43
本月热点
-
比亚迪全固态锂电池在重庆生产 即将装车试验
2022-11-20 12:59 -
国鸿氢能向港交所提交上市申请书 为中国氢燃料电池领先企业
2022-11-23 09:14 -
10月国内动力电池装车量30.5GWh，同比增长98.1%
2022-11-11 17:24 -
又一锂电新贵启动IPO
2022-12-04 10:27 -
国城三元正极材料生产项目（一期）在莆田签约
2022-11-13 12:59 -
2022年中国储能电池行业产业链全景梳理及区域热力地图
2022-11-20 12:59 -
卫蓝湖州基地第一颗固态动力电芯下线
2022-11-27 11:11 -
动力电池产能过剩来临，如何看待半山腰的风景？
2022-11-21 17:46
企业微信号
微信公众号