ドイツ工科大学カールスルーエ校（KIT）の研究者 高エネルギーリチウムイオン電池の正極劣化のメカニズムを説明した記事を Nature Communications に発表しました。 この研究は、容量と効率が向上した電池の開発の一環として実施されました。 正極の劣化プロセスを正確に理解していないと、電気自動車の開発に必要な最高効率で電池の容量を増やすことに成功することは不可能です。 科学者たちは、得られた知識によりリチウムイオン電池の容量を 30% 増加できると確信しています。
自動車およびその他の用途向けの高性能バッテリーには、異なるカソード構造が必要です。 最新のリチウムイオン電池の正極は、ニッケル、マンガン、コバルトの比率が異なる酸化物の多層構造です。 高エネルギー電池には、過剰なリチウムを含むマンガン富化正極が必要であり、これにより正極材料の単位体積/質量あたりのエネルギー貯蔵能力が向上します。 しかし、そのような材料は急速に劣化してしまいました。
通常の動作中に、カソードがリチウムイオンを濃縮するか失うと、高エネルギーカソード材料が破壊されます。 一定の時間が経過すると、層状酸化物は非常に不利な電気化学的特性を持つ結晶構造に変わります。 これはバッテリー動作の初期段階ですでに発生しており、平均充電値と放電値が急速に低下します。
ドイツの科学者らは一連の実験で、劣化は直接的には起こらず、固体のリチウム含有塩の形成による判定が難しい反応の形成を通じて間接的に起こることを発見した。 さらに、酸素は反応において重要な役割を果たしているようです。 研究者らはまた、正極の劣化を引き起こさない可能性があるリチウムイオン電池の化学プロセスについて、新たな結論を引き出すこともできた。 得られた結果を利用して、科学者らは正極の劣化を最小限に抑え、最終的には容量が増加した新しいタイプの電池を開発したいと考えている。
出所： 3dnews.ru