東芝利用無鈷5V級高電位正極,開發出新型鋰離子電池

 

刊登日期:2023/12/28
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日本東芝開發了一項採用無鈷5V級高電位正極之新型鋰離子電池(LiB)。透過對正極的粒子表面進行改質,成功地減少了金屬溶出,大幅抑制副反應產生的氣體。以此正極與鈮鈦氧化物(NTO)負極試作出的LiB已確認具有3V以上的高電壓與5分鐘內達到80%的快速充電性能。東芝預計在2028年於電動工具、產業機器等用途達到實用化,且計畫擴大適用於車載用途。

新LiB中使用的正極材料為尖晶石型鋰鎳錳氧化物(LNMO),由於不含存有資源問題的鈷,且具有4.7V的高電位,因此做為兼具資源保全與性能之材料而受到關注。然而由於LNMO的高作動電位,電解液形成氧化分解而氣化,導致電池嚴重膨脹、電池壽命縮短等問題。因此東芝著手解明氣體產生的機制,發現電解液在高電位正極表面分解並產生氣體,以及正極材料中所含的金屬溶出,溶出的金屬促進了負極表面上的氣體產生等現象。基於這些研究成果,東芝透過對正極粒子表面進行改質,成功地減少了金屬溶出,且成功地開發了可將負極表面溶出之金屬予以無害化的技術。

在利用新正極、NTO負極及一般電解液試作出的積層型LiB性能測試中,確認平均電壓為3.15V,相當於使用磷酸鐵鋰(LFP)做為正極的LiB。此外,試作LiB在60℃高溫環境下經過100次循環後的容量保持率為99.2%,展現出優異的壽命特性。


資料來源: https://www.global.toshiba/jp/technology/corporate/rdc/rd/topics/23/2311-02.html
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