研究人员实时观察锂离子的运动状况以提高电动汽车电池材料的性能

盖世汽车新闻的研究人员发现，下一代电池材料中锂离子的不规则运动可能会降低电池容量，影响性能。据国外媒体报道，在剑桥大学研究人员的领导下，该团队在有前途的新型电池材料中实时跟踪锂离子的运动。

过去人们认为单个活性颗粒中的锂离子存储机制在电池材料中是一致的。然而，在这项研究中，研究人员发现，在充放电循环过程中，锂的储存是不均匀的。当电池的放电循环即将结束时，活性颗粒的表面被锂饱和，而活性颗粒的核心缺少锂。这会导致可重复使用的锂减少，电池容量降低。

锂离子电池能量密度高，广泛应用于电动汽车。但是，由于对更长续航里程和更快充电时间的需求，需要改进当前的电池材料并寻找新的材料。这项研究将有助于改进现有的电池材料，加速下一代电池的发展。

目前，层状富镍氧化锂作为主导正极材料，广泛应用于高端电动汽车。然而，其工作机理，尤其是实际工作环境中锂离子的传输，以及与电化学性能之间的关系还不完全清楚。因此，这些材料无法充分发挥其性能潜力。

在电池运行期间，光和活性粒子之间的相互作用被显微镜跟踪。研究人员发现，在充放电循环过程中，富镍锰钴氧化物的储锂量存在明显差异。剑桥大学化学系研究员爱丽丝·梅里韦瑟(Alice Merryweather)说:“这是首次在单个粒子中直接观察到不均匀的锂储存。这种实时技术发挥着重要作用，因此在电池循环过程中可以有新的发现。”

在第一次充放电循环后，富镍阴极材料通常损失约10%的容量。放电结束时观察到的不均匀锂提供了原因之一。这项研究的第一作者之一，上海科技大学的许超博士在剑桥大学完成了这项研究。他说:“这一发现意义重大。因为判断电池是否该退役的一个行业标准是电池容量下降20%。”