慕尼黑工業大學觀察電池中的鋰分布 以優化充電
時間:2022-06-13 09:15來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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據外媒報道，由慕尼黑工業大學（TUM）領導的研究團隊，深入探討在充放電過程中電池的內部工作原理，以優化充電過程。
（圖片來源：慕尼黑工業大學）
當電動汽車充電時，一開始充電指示器變化很快，到最后就會慢得多。該校的Anatoliy Senyshyn博士表示：“這就像是把東西放在儲物間里，開始很容易，后來越來越難找到放東西的地方。”
充電過程前后的電池內部結構是已知的。現在，由慕尼黑工業大學領先中子和正電子研究中心Heinz Maier-Leibnitz Zentrum（MLZ）領導的研究團隊，首次利用材料科學衍射儀STRESS-SPEC觀測到在整個充放電過程中電池內的鋰分布。然后，研究人員使用高分辨率粉末衍射儀SPODI驗證了測量結果。
鋰離子分布很關鍵
在充電過程中，鋰離子從正極移至負極，放電時則反向移動。在此項研究中，研究人員發現，在充放電過程中，鋰的分布狀態不斷變化。Senyshyn表示：“當鋰分布不均勻時，在含鋰過多或過少的位置，無法在正、負極之間實現100%的鋰交換。然而，如果鋰均勻分布，可以提高電池的性能。”
研究人員利用高分辨率圖像，成功捕捉到電池中鋰的不均勻分布狀態。為了獲得整個電池中的情況，對一個又一個局部位置進行研究，并將這些單獨的圖像放在一起形成整體圖像。
在德國電子加速器（Deutsches Elektronen-Synchrotron）和歐洲同步輻射設施（ESRF）的幫助下，可以選擇部分微米級尺寸的位置。結果，研究人員發現，鋰不僅沿著電極層分布不均勻，在垂直于電極層的位置也是如此。
Senyshyn表示，這些觀察結果或將推動可充電電池的長期發展，例如用于電動汽車的電池。“電池中的鋰分布，對電池性能具有諸多影響。如果能更好地控制這些問題，未來就可以顯著提高電池性能。”
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