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韩国中央大学研究团队提出减轻锂电池极化效应策略 实现锂电池的高安全性超快速充电

盖世汽车 钟群 2024-02-07 17:26:00

盖世汽车讯 2月1日,在期刊《Energy Storage Materials》发表的一项新研究中,由韩国中央大学(Chung-Ang University)副教授Janghyuk Moon领导的研究人员提出一种创新策略,可减轻锂离子电池快速充电过程中的极化效应。

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图片来源:Chung-Ang University

锂离子电池是电动汽车等现代设备不可或缺的一部分,在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。然而,要利用锂离子电池实现车辆全面电气化,主要障碍是如何在不影响能量密度的情况下实现快速充电。

目前,电池是电动汽车的必需品,但由于快速充电过程中的极化效应而面临安全问题。消费者对电动汽车的便利性和接受度也受到续航里程和充电时间等因素的影响。此外,由于电池极化率高,使用锂镀层进行超快速充电也会引发安全问题,需要谨慎对待。

目前,研究人员已经研究出高浓度电解质对其界面动力学和稳定性的影响,证明了其在提高快速充电能力和防止锂镀层引起的电池膨胀等问题方面的有效性。这些见解有望促进电动汽车的普及,并在减少碳排放方面发挥重要作用。

Moon博士说:“我们的研究旨在通过开发先进的电池技术,特别是利用商用电池中常用的LiPF6和线性碳酸盐,来提高电动汽车的续航能力并缩短充电时间。通过改善电池在快速充电条件下的动力学和稳定性,我们希望对电动汽车行业产生有意义的影响,并最终改善人们的日常生活。”

这项研究调查了使用某些电解质(如含有高浓度LiPF6的线性碳酸盐基电解质)如何影响从锂离子中去除溶剂(去溶剂化)的过程,及其快速插入石墨阳极的过程。为了实现这一点,该研究团队使用了低活化能的电解质,包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯,特别关注碳酸二甲酯,以使其更容易克服去溶剂化障碍。实验室测试证实,这些电解质增强了锂离子电池的快速充电能力,1.2Ah软包电池在200次循环中仍保留三倍以上的容量。它还能防止传统电解质中常见的锂镀层引起的细胞膨胀问题。

该研究还利用“分子动力学”从理论上模拟不同浓度(高浓度和低浓度)的液体电解质结构。这些研究旨在了解电池系统内的微观环境变化,深入了解电解质如何影响界面动力学和电池性能。这种将实际实验和计算分析相结合的方法突出了这项研究在推进电池技术实际应用方面的意义,尤其是在电动汽车领域。

Moon博士补充道:“通过提高电池性能,加快充电速度并延长续航里程,这项研究有助于使电动汽车更加实用,并吸引更广泛的电动汽车用户。如果这能为人们带来更多的便利,就能进一步推动电动车辆的普及。从长远来看,这种技术进步可能在减少碳排放和缓解气候变化方面发挥关键作用,深刻影响人们的生活和地球的健康。”

总之,研究人员研究了电池极化导致锂离子电池中有害锂镀层的影响,并证明高浓度电解质和添加剂的工程设计可以逐步改善界面动力学。因此,这项研究为未来的电解质提供了宝贵的见解,可以增强锂离子电池的超快速充电能力,且有可能促进锂离子电池在下一代应用中的广泛采用。

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