利用非金屬元素提高LiB正極材料性能,促進長壽命化、高容量化

 

刊登日期:2024/4/10
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日本豐田中央研究所未使用對於資源永續構成風險的鈷、鎳,而透過導入非金屬元素的硼、磷,實現了鋰離子電池(LiB)的長壽命化與高容量化。錳類(Mn)材料是一項金屬資源永續風險較小的正極材料,但與使用鈷、鎳做為正極材料的高性能電池相比,一般鋰錳(LiMn)氧化物的容量較低、壽命較短。有鑑於此,豐田中央研究所將重點放在無序岩鹽型鋰錳氧化物。

研究團隊將非金屬元素(硼、磷等)導入間隙空間以控制無序岩鹽型鋰錳氧化物的微細結構。結果發現,硼可以穩定微細結構,即使反復使用後仍可維持高容量,具有「長壽命化」的效果。此外,低濃度的磷控制了間隙間距,增加了鋰離子的移動、吸附,促使高能量密度化,進而帶來了「高容量化」的效果。

此外,豐田中央研究所透過大型同步輻射設施SPring-8,解明了正極材料的微細結構變化,並提出了控制結構相關之非金屬元素導入指南。研究團隊也利用新材料做為正極製作了小型積層型LiB,並實證確認導入非金屬元素可以延長壽命並提高容量。


資料來源: https://www.tytlabs.co.jp/assets/images/news/post/2879/news_release.pdf
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