可承受2萬次充放電循環之EV鋰離子電池

 

刊登日期:2025/3/8
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加拿大戴爾豪斯大學(Dalhousie University)的研究團隊發表了一種名為單結晶電極之新型鋰離子電池的特性。其所開發的電池在6年內連續充放電2萬次以上之後仍可保持80%的容量,而此容量相當於電動車行駛距離800萬公里。

研究團隊利用薩克其萬大學(University of Saskatchewan)之同步加速器光源設施(Canadian Light Source; CLS)的超高輝度放射光,對於單結晶電極電池與一般鋰離子電池的內部進行了觀察。

經過2,400次充放電,容量達到80%的一般鋰離子電池由於反復充放電,電極材料中出現大量微小的裂紋。這是因為鋰迫使電池材料的原子分離,導致材料膨脹、收縮。最終,裂紋變得越來越多,以致電極破碎。另一方面,單結晶電極電池幾乎未見因反復充放電而出現機械應力的痕跡,從影像中難以區分與新電池之間的差異。

由此可確認新型電池幾乎沒有任何性能劣化。研究團隊分析造成這種情況的原因在於構成電池電極的粒子具有不同的形狀與行為。一般電池的電極由僅為人類頭髮寬度50分之1的微粒子所構成,將粒子擴大後可知是由更小的結晶組成,而結晶如同雪球裡的雪結晶般聚集在一起。單結晶,顧名思義,就是一顆大晶體,類似冰塊,而冰塊比雪球更能抵抗機械應力或形變。

新型電池能夠抵抗鋰離子電池中容易出現的微裂紋。雖然此特性已為人所知,但對於經過如此長時間反復充放電的電池卻少有詳細研究。此外,透過利用CLS的高輝度放射光,將可無須拆卸電池即能進行微觀級的觀察。目前新型電池已投入商業化生產,研究團隊也預期今後2~3年內使用量將大幅增加。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/250122_new-type-of-battery.html
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