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研究开发高镍层状氧化物正极材料 加快EV充电速度 环球新动态

商业 来源:盖世汽车      时间:2023-06-09 17:33:50


(资料图片仅供参考)

采用高镍层状氧化物正极材料,或使电动汽车电池充电更快、续航更远、更耐用。据外媒报道,由爱达荷州国家实验室(Idaho National Laboratory)领导的研究团队发现,由一种名为NMC811(80%镍、10%锰、10%钴)的富镍材料制成的正极寿命更长,性能更好。NMC811算不上独特的新化学物质,但可以提供更好的性能,关键在于了解其属性。

(图片来源:爱达荷州国家实验室)

现在,电池行业逐渐转向含镍量更高的正极,因此需要全面了解材料在极快速充电过程中的降解过程。

该团队详细描述了NMC811在不同快速充电条件下的老化行为,最极端的情况相当于行驶超过20万英里。研究人员将NMC811的性能与NMC532(50%镍、30%锰、20%钴)进行比较,NMC532是五年前这项研究开始时使用更广泛的电池材料。

在不同的快充速率下,该团队使用了一系列电化学技术来评估电量在35%到100%之间的电池电芯。研究集中于失效机制,包括颗粒在循环过程中如何机械断裂。为了解在不同循环条件下发生的破裂程度,研究人员利用先进的扫描电子显微镜技术来检测颗粒结构。

比较这两种正极材料,让研究人员惊讶的是,NMC811表现出更严重的表面下降解,但其循环寿命性能优于NMC532。该团队认为,这要归因于NMC811中的分子排列方式可以创建更自由的锂离子途径。NMC811还具有比NMC532更高的电导率和离子导电性,从而使电池在反复使用期间可以容纳更高的电荷量。

此外,NMC811表现出较慢的阻抗增长。阻抗是衡量内阻的一种方法,十分重要。因为高电阻会导致电池发热,降低电压,减少电池容量,直至无法使用。具有低阻抗的电池可根据需要提供高电流。

总的来说,NMC811表现出更高的比能(一个电池在一次放电循环中获得的电能除以单个电池质量),并且比低镍含量材料具有更好的导电性。另外,钴的数量有限且成本较高,NMC811的钴含量较低,可以降低成本。研究负责人Tanvir Tanim表示:“一些汽车制造商已经开始在正极上使用NMC811。因此,这项研究尤为重要。”

研究人员指出,未来工作的重点在于晶粒取向和结构对单颗粒性能产生的复杂影响。总之,该团队得出结论,对电动汽车电池来说,采用由NMC811制成的正极可能是更好的选择,可以实现10-15分钟充电。“NMC811有助于更灵活地优化电池,以提供高能量和功率。”

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