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    中科院入局!攻克电动车续航问题指日可待

      [  中关村在线 原创  ]   作者:MA

    电动车研发以来,续航问题一直备受关注。国庆期间众多电动车高速抛锚的问题更让大家对电动车续航问题有了更多关注。那么,电动车续航问题能否解决呢?与其等待各大厂商进行研究,不如让中科院入局!

    近日,宁波材料技术与工程研究所消息,在目前已知的正极材料中,富锂锰基正极材料放电比容量高达300mAh/g,是当前商业化应用磷酸铁锂和三元材料等正极材料放电比容量的两倍左右。因此,富锂锰基正极材料被认为是新一代高能量密度动力锂电池的理想之选,更是动力锂电池能量密度突破400Wh/kg的技术关键。

    中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室研究员刘兆平团队长期致力于富锂锰基正极材料的研究开发,围绕降低富锂锰基正极材料的首次不可逆容量、循环过程中电压衰减和氧析出等关键科学问题开展了研究并取得系列研究结果。

    他们的研究团队,对富锂锰基正极材料中镍钴元素与氧活性关系以及富锂锰基正极材料的改性优化开展了深入研究,取得了系列进展。在与美国加州大学圣地亚哥分校研究人员合作后,利用上海光源和东莞散裂中子源等大科学装置,围绕富锂锰基正极材料中镍钴元素与氧活性问题开展了研究(图1),该研究成果近日在线发表在MaterialsToday 上。

    与此同时,针对富锂锰基正极材料的氧活性利用与其能量效率的相互矛盾问题(图2),研究团队与美国布鲁克海文国家实验室研究人员合作开展了深入研究,利用原位X射线衍射谱和原位X射线吸收谱,揭示了晶格氧氧化还原动力学与过渡金属迁移重排速率的相关性,发现通过微调化学组成适度减少Li含量并增加Ni含量,可以有效限制Li2MnO3相畴的扩大,并诱发电化学过程中可逆Ni混排,使Ni离子阻断Mn离子的扩散迁移路径,从而一定程度缓解电化学反应过程中离子迁移迟滞的现象。这一研究结果为设计高能效和长循环稳定性的富锂锰基正极材料提供了新思路。该研究成果发表在EnergyStorage Materials 上。

    此外,研究团队综合采用表面掺杂、气固界面改性、表面包覆等表面改性手段,实现了复合表面结构的构筑(图3),制备出一种高比容量和长循环稳定性的富锂锰基正极材料。研究团队采用该富锂锰基正极材料和石墨烯复合硅碳负极材料,设计研制了能量密度达345Wh/kg的新型电池(容量20Ah),并表现出优良的循环稳定性。该研究成果发表在Journalof Materials Chemistry A 上。


    据悉,上述研究工作得到国家重点研发计划项目(2016YFB100100)、国家自然科学基金项目(21703271、21773279)、宁波市“科技创新2025”重大专项(2018B10081)和宁波市自然科学基金重点项目(202003N4030)的资助,并得到上海光源BL14B、BL11B、东莞散列中子源和橡树林国家实验室中子衍射等国内外大科学装置的支持。如果该研究可以成功,那么将大幅延长电动车的续航!

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