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预锂化硬碳阳极+富锂阴极 研究人员或破解冬季电动车电量骤减难题

作者:李文龙  来源:盖世汽车  发布时间:2017-12-8 8:57:24

中国储能网讯:据外媒报道,当冬季气候变冷后,车辆往往易出问题。电动车也有类似情况,当温度降至冰点时,锂离子电池的电量会流失。如今,研究人员提供了一项新策略,用于规避电池动力骤降(plunging battery kinetics)。他(她)们在研究中涉及了一款电池系统,采用了耐寒型硬碳阳极及功能强大的富锂阴极(lithium-rich cathode)。

“非石墨烯化(Non-graphitizable)”或“硬(hard)”碳是电池内的一款低成本电极材料,且颇具市场前景。即使在低温下,可展现其快速的嵌锂能力(intercalation kinetics of lithium ions)。在电池充放电期间,锂离子可通过电解质从阳极移动至阴极,反之亦然。

若采用阳极材料(负极材料)通常采用石墨,可容纳预储的锂离子,当有锂离子进入后,其体积会发生变化,确保电芯的使用寿命更长,充放电时可实现快速反应动力学。现已证实,预锂化硬碳(Prelithiated hard carbon)是一款功能强大的锂离子电容器材料。然而,预锂化工艺很复杂,也很费钱,其涉及到纯锂电极。

相较于寻找其他的锂电极,研究人员引入了一款富锂钒磷酸钒(lithium-rich vanadium phosphate)阴极,可用于锂化及常规电池操作。在首次充电过程中,锂离子从阴极向阳极流动时,会损失部分锂离子。在该过程中,锂离子会嵌入并存储。然后,研究人员将锂离子减少的磷酸钒阴极与预锂化硬碳阳极(LixC),从而形成锂离子电池工作系统。据研究人员解释,该款电池保留了常规锂离子电池的高能量密度,同时还展现了类似超级电容的的高电量及长使用寿命。

此外,在零下40摄氏度下,其电量保有量占到总量的2/3。相较之下,常规锂电池的电量保有量只有10%。这主要得益于磷酸钒阴极的天然特性及预锂化硬碳阳极的快速反应动力学。目前,研究人员还在进行进一步测试,从而提升该款电化学电池的其他参数。

但该款产品存在一个瑕疵,在极寒条件下,其电解质将丧失导电性。若能解决该问题,该电池系统或许能提供具有吸引力的产品设计,实现其最佳性能,提升电动车发动机的抗寒能力。

关键字:锂电池

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