當(dāng)前位置: 電池聯(lián)盟網(wǎng) > 前沿 >

科學(xué)家從內(nèi)到外研究電極顆粒的化學(xué)性質(zhì)

時(shí)間:2020-09-18 17:03來源:蓋世汽車 作者:Elisha
點(diǎn)擊: 次
美國SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室
 
       構(gòu)成鋰離子電池電極的微粒雖小但威力巨大：它們決定了電池的電荷存儲(chǔ)量、充放電速度，以及在某段時(shí)間內(nèi)的電量變化趨勢。對于電動(dòng)汽車或電子設(shè)備來說，這些都是決定性能的重要因素。粒子表面產(chǎn)生裂紋或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后會(huì)降低性能，隨著時(shí)間的推移，整個(gè)粒子吸收和釋放鋰離子的能力也會(huì)逐漸改變�？茖W(xué)家們對這二者都已進(jìn)行過研究，但從未同時(shí)對單個(gè)粒子的表面和內(nèi)部進(jìn)行過觀察，以了解粒子之間的相互影響。
 
      據(jù)外媒報(bào)道，在一項(xiàng)新研究中，美國SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的Yijin Liu帶領(lǐng)研究小組做到了這一點(diǎn)。他們將一個(gè)電池正極粒子（約紅細(xì)胞那么大）插在針尖上，用兩臺(tái)X射線儀器對其表面和內(nèi)部進(jìn)行3D探測。他們發(fā)現(xiàn)，在粒子表面的不同位置上，所產(chǎn)生的裂紋和化學(xué)變化的差異很大，并且與粒子內(nèi)部深處的微觀裂紋相對應(yīng)，從而減弱粒子儲(chǔ)存能量的能力。
 
      Yijin Liu表示：“結(jié)果表明，粒子的表面和內(nèi)部基本上是互通的。了解它們之間的化學(xué)對話，可以幫助我們對整個(gè)粒子進(jìn)行設(shè)計(jì)，加快電池循環(huán)。”
 
       內(nèi)外皆有損傷
 
       鋰離子電池電極由很多微粒構(gòu)成，而每個(gè)粒子中還含有更小的顆粒。它們的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)是決定電池性能的關(guān)鍵因素。在電池充放電過程中，鋰離子會(huì)從粒子的原子之間的空間出入，導(dǎo)致粒子膨脹和收縮。隨著時(shí)間的推移，這會(huì)使粒子破裂，降低它們吸收和釋放離子的能力。粒子還會(huì)與周圍的電解質(zhì)反應(yīng)，形成表面層體，阻止離子出入。隨著裂紋擴(kuò)大，電解液會(huì)進(jìn)一步滲透，破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
 
       這項(xiàng)研究集中在由富鎳氧化層制成的粒子上。理論上來說，與目前的電池材料相比，這種氧化物可以儲(chǔ)存更多的電荷。此外，它的鈷含量較低，因此成本更低。但是，這種材料存在一個(gè)問題：經(jīng)過多次高壓充電過程，這些微粒的儲(chǔ)能能力會(huì)迅速消失�？焖俪潆婋妱�(dòng)汽車通常采用高壓充電系統(tǒng)。
 
       開發(fā)下一代材料
 
科學(xué)家們一直在研究兩種基本方法，以最大限度地減少損害，提高顆粒的性能:在表面涂上一層保護(hù)涂層，或以不同的方式將顆粒包在一起，以改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)。Liu說：“兩種方法可能都有效，把它們結(jié)合起來會(huì)更有效，我們應(yīng)著眼于更大的前景。”
 
       研究人員Shaofeng Li負(fù)責(zé)X射線實(shí)驗(yàn)，用兩臺(tái)儀器檢測充電電池的針式安裝正極粒子，一臺(tái)掃描表面，另一臺(tái)探測內(nèi)部�；谶@些結(jié)果，普渡大學(xué)副教授Kejie Zhao帶領(lǐng)理論學(xué)家開發(fā)了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型，展示電荷如何在12分鐘內(nèi)破壞粒子，以及這種破壞模式如何反映粒子表面和內(nèi)部的相互作用。“從得到的圖像可以看出，粒子中到處都有變化。例如，表面上的某些區(qū)域比其它區(qū)域更易降解，從而影響內(nèi)部的反應(yīng)，反過來這又會(huì)使表面以不同的方式退化。”
 
       研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃，在他們以前研究過的其他電極材料上應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，并重點(diǎn)關(guān)注充電速度如何影響損傷模式。“你希望能在10分鐘內(nèi)給你的電動(dòng)車充電，而不是幾個(gè)小時(shí)。這將是后續(xù)研究的重要方向。”
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 電池 電極顆粒
作者：Elisha ，如若轉(zhuǎn)載，請注明出處：http://jzr14e.cn/qianyan//2020091834285.html
看完這篇還不夠？如果你也也是同行業(yè)需要發(fā)布您的新聞報(bào)道，請 戳這里 告訴我們！
免責(zé)聲明：本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，與中國電池聯(lián)盟無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實(shí)，對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)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(shí)相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源：XXX（非中國電池聯(lián)盟）”的作品，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請?jiān)谝恢軆?nèi)進(jìn)行，以便我們及時(shí)處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡
專題
相關(guān)新聞
本月熱點(diǎn)
歡迎投稿
聯(lián)系人：王女士
Email：cbcu#cbcu.com.cn
發(fā)送郵件時(shí)用@替換#
電話：010-53100736
在線投稿
企業(yè)微信號
微信公眾號