研究人员开发了掺硼阴极,以提高电池的能量密度

2020-07-07 13:58:15 文章来源:网络
  推广使用电动汽车可以减少碳排放和对化石燃料的依赖。然而,电动汽车有限的续航里程和高昂的成本让许多潜在买家望而却步。韩国汉阳大学(Hanyang University)的杨国孙(Yang kook-sun)说:“改进锂离子电池,提供更高的能量和功率密度,延长使用寿命,是电动汽车商业化成功的一大需求。”,sun与Lawrence Berkeley国家实验室和德国Forschungszentrum JüLich的研究人员合作,开发了新型的富镍层状limo2阴极,不仅可以提供高能量密度,而且可以延长电池寿命。”层状阴极已经成为电动汽车锂离子电池的标准阴极,一般来说,在容量(量程)和循环稳定性(电池寿命)之间存在平衡,”他说
  目前,为了保持稳定性,电动汽车用富镍锂镍钴铝氧化物(NCA)正极在循环过程中只能实现局部放电(约60%),如特斯拉s/X/3等车辆的电池正极。它不仅降低了能量密度,而且增加了电池的负担,增加了电动汽车的总成本。在深荷电状态下,可能会形成微裂纹。如果允许它们发展到表面,电解液将渗入其中,导致不必要的“寄生”反应,这将使内表面退化,最终导致故障。
  研究人员发现,通过调整阴极的微观结构可以解决这个问题。在富镍NCA阴极中加入少量的硼,可以使阴极的微观结构由球形变为由中心辐射的细长棒状结构。在重复充电过程中,这些晶体几乎没有微裂纹。即使有一点裂缝,也不会发展到表面。结果表明,1000次循环后,掺硼正极的初始容量保持在80%以上,而非掺硼NCA的初始容量仅为49%。
  “许多方法已经被用来克服富镍层状阴极的缺点,其中大多数集中在简单的添加剂和涂层上,”孙说。我们从不同的角度解决问题。为了改善阴极材料的结构和机械稳定性,我们尝试调整阴极材料的微观结构,如粒度、形状和晶体结构等。研究人员认为,通过在NCA正极中添加硼,并结合其他稳定策略(如保护涂层),可以提高电池的能量密度和稳定性,电动汽车的单次充电里程可以超过300英里。
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