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預(yù)鋰化硬碳陽(yáng)極+富鋰陰極 或可破解冬季電動(dòng)車(chē)電量驟減難題

   2017-12-11 鋰電世界4050
核心提示:據(jù)外媒報(bào)道,當(dāng)冬季氣候變冷后,車(chē)輛往往易出問(wèn)題。電動(dòng)車(chē)也有類(lèi)似情況,當(dāng)溫度降至冰點(diǎn)時(shí),鋰離子電池的電量會(huì)流失。如今,研究人員提供了一項(xiàng)新策略,用于規(guī)避電池動(dòng)力驟降(plunging battery kinetics)。他(她)們?cè)谘芯恐猩婕傲艘豢铍姵叵到y(tǒng),采用了耐寒型硬碳陽(yáng)極及功能強(qiáng)大的富鋰陰極(lithium-rich cathode)。

據(jù)外媒報(bào)道,當(dāng)冬季氣候變冷后,車(chē)輛往往易出問(wèn)題。電動(dòng)車(chē)也有類(lèi)似情況,當(dāng)溫度降至冰點(diǎn)時(shí),鋰離子電池的電量會(huì)流失。如今,研究人員提供了一項(xiàng)新策略,用于規(guī)避電池動(dòng)力驟降(plunging battery kinetics)。他(她)們?cè)谘芯恐猩婕傲艘豢铍姵叵到y(tǒng),采用了耐寒型硬碳陽(yáng)極及功能強(qiáng)大的富鋰陰極(lithium-rich cathode)。

“非石墨烯化(Non-graphitizable)”或“硬(hard)”碳是電池內(nèi)的一款低成本電極材料,且頗具市場(chǎng)前景。即使在低溫下,可展現(xiàn)其快速的嵌鋰能力(intercalation kinetics of lithium ions)。在電池充放電期間,鋰離子可通過(guò)電解質(zhì)從陽(yáng)極移動(dòng)至陰極,反之亦然。

若采用陽(yáng)極材料(負(fù)極材料)通常采用石墨,可容納預(yù)儲(chǔ)的鋰離子,當(dāng)有鋰離子進(jìn)入后,其體積會(huì)發(fā)生變化,確保電芯的使用壽命更長(zhǎng),充放電時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。現(xiàn)已證實(shí),預(yù)鋰化硬碳(Prelithiated hard carbon)是一款功能強(qiáng)大的鋰離子電容器材料。然而,預(yù)鋰化工藝很復(fù)雜,也很費(fèi)錢(qián),其涉及到純鋰電極。

相較于尋找其他的鋰電極,研究人員引入了一款富鋰釩磷酸釩(lithium-rich vanadium phosphate)陰極,可用于鋰化及常規(guī)電池操作。在首次充電過(guò)程中,鋰離子從陰極向陽(yáng)極流動(dòng)時(shí),會(huì)損失部分鋰離子。在該過(guò)程中,鋰離子會(huì)嵌入并存儲(chǔ)。然后,研究人員結(jié)合利用了鋰離子減少的磷酸釩陰極與預(yù)鋰化硬碳陽(yáng)極(LixC),從而形成鋰離子電池工作系統(tǒng)。據(jù)研究人員解釋?zhuān)摽铍姵乇A袅顺R?guī)鋰離子電池的高能量密度,同時(shí)還展現(xiàn)了類(lèi)似超級(jí)電容的的高電量及長(zhǎng)使用壽命。

此外,在零下40攝氏度下,其電量保有量占到總量的2/3。相較之下,常規(guī)鋰電池的電量保有量只有10%。這主要得益于磷酸釩陰極的天然特性及預(yù)鋰化硬碳陽(yáng)極的快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。目前,研究人員還在進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試,從而提升該款電化學(xué)電池的其他參數(shù)。

但該款產(chǎn)品存在一個(gè)瑕疵,在極寒條件下,其電解質(zhì)將喪失導(dǎo)電性。若能解決該問(wèn)題,該電池系統(tǒng)或許能提供具有吸引力的產(chǎn)品設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)其最佳性能,提升電動(dòng)車(chē)電池的抗寒能力。

 
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