研究開發高鎳層狀氧化物正極材料 加快EV充電速度
時間:2023-06-12 09:10來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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采用高鎳層狀氧化物正極材料，或使電動汽車電池充電更快、續航更遠、更耐用。據外媒報道，由愛達荷州國家實驗室（Idaho National Laboratory）領導的研究團隊發現，由一種名為NMC811（80%鎳、10%錳、10%鈷）的富鎳材料制成的正極壽命更長，性能更好。NMC811算不上獨特的新化學物質，但可以提供更好的性能，關鍵在于了解其屬性。
（圖片來源：愛達荷州國家實驗室）
現在，電池行業逐漸轉向含鎳量更高的正極，因此需要全面了解材料在極快速充電過程中的降解過程。
該團隊詳細描述了NMC811在不同快速充電條件下的老化行為，最極端的情況相當于行駛超過20萬英里。研究人員將NMC811的性能與NMC532（50%鎳、30%錳、20%鈷）進行比較，NMC532是五年前這項研究開始時使用更廣泛的電池材料。
在不同的快充速率下，該團隊使用了一系列電化學技術來評估電量在35%到100%之間的電池電芯。研究集中于失效機制，包括顆粒在循環過程中如何機械斷裂。為了解在不同循環條件下發生的破裂程度，研究人員利用先進的掃描電子顯微鏡技術來檢測顆粒結構。
比較這兩種正極材料，讓研究人員驚訝的是，NMC811表現出更嚴重的表面下降解，但其循環壽命性能優于NMC532。該團隊認為，這要歸因于NMC811中的分子排列方式可以創建更自由的鋰離子途徑。NMC811還具有比NMC532更高的電導率和離子導電性，從而使電池在反復使用期間可以容納更高的電荷量。
此外，NMC811表現出較慢的阻抗增長。阻抗是衡量內阻的一種方法，十分重要。因為高電阻會導致電池發熱，降低電壓，減少電池容量，直至無法使用。具有低阻抗的電池可根據需要提供高電流。
總的來說，NMC811表現出更高的比能（一個電池在一次放電循環中獲得的電能除以單個電池質量），并且比低鎳含量材料具有更好的導電性。另外，鈷的數量有限且成本較高，NMC811的鈷含量較低，可以降低成本。研究負責人Tanvir Tanim表示：“一些汽車制造商已經開始在正極上使用NMC811。因此，這項研究尤為重要。”
研究人員指出，未來工作的重點在于晶粒取向和結構對單顆粒性能產生的復雜影響。總之，該團隊得出結論，對電動汽車電池來說，采用由NMC811制成的正極可能是更好的選擇，可以實現10-15分鐘充電。“NMC811有助于更靈活地優化電池，以提供高能量和功率。”
(責任編輯：子蕊)
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