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高能电动汽车电池的富锂正极材料如何在高压下存储电荷

人工智能 2021-02-22 14:17:53

电动汽车用高能蓄电池需要高容量的蓄电池阴极。新型的锂过量富镁阴极有望替代现有的镍富集阴极,但了解镁和氧如何适应高电压下的电荷存储对于其成功适应至关重要。由华威大学WMG领导的研究与研究人员合作,进行了一系列X射线研究,以确定氧离子而不是镁离子正在促进电荷存储。

电动汽车有一天将在英国道路上占主导地位,并且对于消除CO 2排放至关重要,但是汽车制造商面临的主要问题是如何制造一种价格合理的,持久耐用的高能量密度电池,该电池可以快速高效地充电。因此,正在争相制造具有500 Wh / Kg储能目标的EV电池,但是如果不使用新的正极材料,就不可能实现这些目标。

尽管在过去的10年中不断取得进步,以推动用于电动汽车的最先进的富镍阴极的性能,但该材料无法提供所需的能量密度。为了增加容量,需要使用更多的锂,这意味着要超出镍存储电子电荷的能力。

富锂的富镁阴极提供足够的能量密度,但要最终达到500Wh / Kg的储能目标,我们需要了解电子电荷如何存储在材料中。简而言之,就是存储在镁或氧位上的电子电荷。

在论文中,“何去何从锰氧化锰富碱过量阴极?”,发表在杂志ACS能源快报今天二月17日,由WMG研究员,英国华威大学在理解克服显著的里程碑电荷存储在锂过量的富镁阴极。

涉及常规和非常规氧化还原的锂过量化合物,常规是指改变其电子密度的金属离子。在氧气(或氧气氧化还原)上可逆地改变电子密度而不形成O 2气体是非常规的氧化还原。文献中描述了涉及两种机制的不同机制的各种计算模型,但是最终需要在电池循环(操作数)时进行仔细的X射线研究以验证这些模型。

由华威大学WMG领导的英国和之间的研究人员进行了操作X射线研究,以精确量化高压下的镁和氧种类。他们演示了X射线束如何不可逆地驱动高度氧化的镁(Mn 7+)不可逆地俘获其他材料中的O 2气体。

但是,通过进行仔细的操作X射线研究可避免光束损坏,并且在电池循环期间仅在锂过量的阴极中充电时观察到痕量的Mn7 +形成。

来自华威大学WMG的路易斯·派珀(Louis Piper)教授解释说:“我们最终解决了氧气而不是金属氧化还原正在推动更高的容量的问题,这意味着我们现在可以设计更好的策略来改善此类材料的循环和性能。”

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