丰田成功观察到电池内的锂离子运动

2016-11-290阅读0

  丰田2016年11月24日宣布,开发出了可观察到锂离子电池充放电时电解液中锂离子运动的方法。据介绍,通过实时观察导致锂电池性能降低的原因之一——锂离子偏移,可以获得提高PHV/EV车的续航里程及电池寿命等电池性能及耐久性所不可缺少的研发指导方针。

  

车载用锂电池的内部构造和原理(该图来源于丰田)

  锂电池会因为充放电而导致电极中的锂离子及电解液中的锂离子发生偏移,这种偏移会造成电池的使用区域变小,也就是说,这是导致可最大限度地发挥电池性能的区域缩小的原因之一。但是,查明锂离子发生偏移的机制时,采用以前的方法,无法在与产品的环境和条件相同的状态下确认电解液中的锂离子运动。

  

放电时电解液中的锂离子偏移(该图来源于丰田)

  此次新开发的观察方法,使用全球最高性能的可发出辐射光的大型辐射光设施“SPring-8”来产生约为X光机10亿倍的高强度X光,实现了每像素0.65微米的高分辨率及每帧100毫秒的高速测量。

  

此次开发的观察方法(该图来源于丰田)

  此次使用含有重元素来代替磷的电解液,将锂离子在电解液中移动时结合的“含磷离子”替换成了“含重元素离子”。重元素与磷相比,具有很难透过X光的性质,X光透过后的拍摄图像中的光影浓淡会增强。通过观察重元素的运动,可以实时观察电解液中与重元素结合的锂离子发生偏移的动向。

  此次的技术是丰田与丰田中央研究所、日本汽车部件综合研究所、北海道大学、东北大学、京都大学、立命馆大学共同开发的。今后将观察正负极、隔膜、电解液材料与构造、电池控制的不同等所导致的锂离子运动,分析电池性能降低的机理,为提高车辆的续航里程及电池寿命等电池性能和耐久性而进行研发。(特约撰稿人:工藤 宗介)

  (全文完)