鋰離子電池的容量最多增加百分30

卡爾斯魯厄技術學院(KIT)和合作機構的研究人員研究了用于未來高能鋰離子電池的正極材料合成過程中的結構變化，并獲得了有關降解機理的新發現。這些發現可能有助于開發更高容量的電池，從而擴大電動汽車的適用范圍。結果報道在《自然通訊》上。

迄今為止，除其他外，不足的行駛距離阻礙了電動汽車的突破。充電容量增加的鋰離子電池可能會有所幫助。“我們正在開發這樣的高能系統，”儲能系統應用材料研究所(IAM-ESS)負責人Helmut Ehrenberg教授說。“基于對電池中電化學過程的基本理解以及對新材料的創新使用，我們認為鋰離子電池的存儲容量可能會增加30%。” 在KIT，這項研究是在德國最大的電化學儲能研究平臺Ulm&Karlsruhe的電化學儲能中心進行的。Ehrenberg是CELEST的副發言人。

高能鋰離子技術與常規技術的區別在于特定的陰極材料。代替迄今已使用的具有不同比例的鎳，錳和鈷的層狀氧化物，使用了具有過量鋰的富錳材料，這大大提高了陰極材料每體積/質量的儲能能力。但是，到目前為止，這些材料的使用一直存在問題。

在鋰離子的插入和提取期間，即電池的基本功能期間，高能陰極材料劣化。一定時間后，層狀氧化物轉變為具有非常不利的電化學性質的晶體結構。作為不希望的結果，平均充電和放電電壓從該過程的最開始就降低了，這到目前為止阻止了合適的高能量鋰離子電池的開發。

確切的降解機理遠未完全理解。KIT和合作機構的一組研究人員現已描述了Nature Communications中的基本機制：“基于對高能陰極材料的詳細研究，我們發現降解不是直接發生的，而是通過形成迄今為止幾乎未發現的含鋰巖石鹽結構而間接發生的，” Weibo Hua(IAM- ESS)，該研究的主要作者之一。“此外，氧氣在反應中起著重要作用。” 除了這些結果之外，研究還表明，有關電池技術性能的新發現并不一定直接來自降解過程。微博和其他相關科學家在合成正極材料的研究中發現了它們。

KIT的這些發現標志著電動汽車用高能鋰離子電池的重要里程碑。它們可以測試新方法，以最大程度地減少分層氧化物的降解，并開始開發這種新型電池。