近日，卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）和合作機(jī)構(gòu)的研究人員研究了用于未來(lái)高能鋰離子電池的陰極材料合成過程中的結(jié)構(gòu)變化，并獲得了有關(guān)降解機(jī)理的新發(fā)現(xiàn)。他們的發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)更高容量的電池，從而增加電動(dòng)汽車的行駛距離。

迄今為止，電力不足造成的行駛距離短阻礙了電動(dòng)汽車的突破，而充電容量增加的鋰離子電池將有助于解決這個(gè)老大難。應(yīng)用材料——儲(chǔ)能系統(tǒng)研究所（IAM——ESS）負(fù)責(zé)人HelmutEhrenberg教授說(shuō)：“我們正在開發(fā)這種高能系統(tǒng)，基于對(duì)電池電化學(xué)過程的基本理解，并通過創(chuàng)新地使用新材料，我們認(rèn)為鋰離子電池的存儲(chǔ)容量可以增加30％”。這項(xiàng)研究是在德國(guó)最大的電化學(xué)儲(chǔ)能研究平臺(tái)Ulm＆Karlsruhe的電化學(xué)儲(chǔ)能中心進(jìn)行的。

高能鋰離子技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的區(qū)別在于特定的陰極材料。與迄今為止所使用的鎳、錳和鈷的不同比例的層狀氧化物不同，采用含過量鋰的富錳材料，能大大提高陰極材料的單位體積／質(zhì)量?jī)?chǔ)能能力。不過，這些材料的使用一直存在問題。

在鋰離子的插入和提取過程中，即電池的基本功能過程中，高能陰極材料會(huì)發(fā)生降解。經(jīng)過一定時(shí)間后，層狀氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈叨炔焕娀瘜W(xué)性能的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果是，平均充放電電壓從一開始就降低了，這就阻礙了高能鋰離子電池的發(fā)展。

研究人員現(xiàn)已在《自然通訊》中描述了降解的基本原理：“基于對(duì)高能陰極材料的詳細(xì)研究，我們發(fā)現(xiàn)降解不是直接發(fā)生的，而是通過形成迄今幾乎未發(fā)現(xiàn)的含鋰巖石鹽結(jié)構(gòu)而間接發(fā)生的。此外，氧氣在反應(yīng)中起著重要作用?！背@些結(jié)果外，研究還表明，有關(guān)電池技術(shù)性能的新發(fā)現(xiàn)不一定必須直接從降解過程中得出，相關(guān)科學(xué)家在合成陰極材料的研究中發(fā)現(xiàn)了它們。

卡爾斯魯厄理工學(xué)院的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著電動(dòng)車高能鋰離子電池發(fā)展道路上的一個(gè)重要里程碑。