可望成為電動車普及化關鍵之鋰金屬電池開發手法

 

刊登日期:2021/11/8
  • 字級

德國卡爾斯魯爾理工學院(Karlsruhe Institute of Technology)開發了一項與既有鋰離子電池相比,可望實現極高能量密度與優異容量穩定性之鋰金屬電池的製造手法。研究團隊在正極材料採用了LiNi0.88Co0.09Mn0.03O2,並以無揮發性、低可燃性的離子液體做為電解液,進而實現了能量密度560 Wh/kg、容量214 mA/g的水準,是現行鋰離子電池的2~3倍以上,且循環充電1,000次之後仍可維持88%的容量。此項技術將可望有助於推動高電壓、大容量之次世代鋰金屬電池的開發,進而促進長距離行駛之電動車的普及化。

研究團隊為了解決鋰金屬電池因樹枝狀結晶析出、過渡金屬的陽離子溶出至液體電解質內造成電池劣化的問題,採用了少鈷高鎳型正極材料LiNi0.88Co0.09Mn0.03O2(NCM88),且為了取代既有的有機電解液(LP30),導入了含有2種雙酰亞胺(Bisimide)「Bis(fluorosulfonyl)imide; FSI」與「Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide; TFSI」的無揮發性、低可燃性離子液體電解質(Ionic Liquid Electrolyte),並確認利用離子液體電解質可顯著抑制正極的構造損傷與在負極出現的苔狀析出。

實驗結果顯示,新電池的能量密度超越既有鋰離子電池的2倍以上,達到560 Wh/kg,初期容量為214 mA/g,經過1,000次循環的充放電亦仍可維持88%的容量,而平均庫倫效率(Coulombic Efficiency)即相對於充電電量的放電容量比例則為99.94%。由於確保了電池的高安全性,將可望進一步促進達成電動車普及化背後的碳中和目標。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/211008_lithium-metal-cell.html
分享