Исследователи Toshiba разработали аноды TiNb2O7 для высокоэнергетических, быстрозаряжающихся, долгоживущих литий-ионных батарей для электромобилей

Команда в Корпоративном центре исследований и разработок Toshiba в Кавасаки, Япония, разработала композитный электрод TiNb 2 O 7 (HD-TNO) с высокой плотностью, состоящий из микроразмерных сферических вторичных частиц TNO, покрытых углеродом. Как сообщается в журнале Journal of Power Sources , аноды демонстрировали высокую скорость, длительный срок службы и высокую объемную емкость более чем вдвое больше, чем у композитных анодов LTO.

Команда изготовила крупногабаритные литий-ионные аккумуляторные батареи с использованием анода HD-TNO и катода  LiNi 0,6 Co 0,2 Mn 0,2 O 2 (NCM) с производительностью 49 Ач для электромобилей. Эти ячейки имели высокую плотность энергии 350 Вт · ч -1, высокую плотность входной мощности 10 кВт L -1 в течении 10 с при 50% состоянии заряда (SOC) и быструю зарядку от 0% до 90% SOC менее чем за 6 мин.

Для сравнения, сопоставимая ячейка LTO / NCM показала плотность энергии 177 Вт · ч -1 .

Тесты с высокой скоростью разряда показали, что удерживание большой емкости составляет 93% при скорости 10 C. Сохранение емкости при 7000 циклах составляло 86% при полном цикле зарядки-разряда со скоростью 1С. Было предсказано, что продолжительность службы составляет 14 000 циклов при сохранении емкости 80%.

Разработка крупногабаритных литий-ионных батарей для автомобильных приложений, таких как электрические транспортные средства (EV) и гибридные электрические транспортные средства (PHEV), была сосредоточена на повышении плотности энергии. Однако обычные литиево-ионные аккумуляторы с использованием графитовых анодов имеют ограничения в отношении быстрой зарядки, срока службы, безопасности и низкой температуры, которые являются важными объектами для этих применений. В частности, быстрое зарядка в течение нескольких минут является сильным требованием для повышения удобства и содействия распространению электромобилей. Длительный срок службы батарей также необходим для сокращения общей стоимости для долгосрочного использования EV и экономии ресурса. Что касается безопасности и жизни,

Хорошо известно, что аноды Li4Ti 5 O 12  (LTO) не подвергаются металлическому покрытию из лития во время быстрой зарядки и долгосрочного циклирования, что приводит к долговечности и безопасности. Однако батареи на основе анода LTO имеют недостаток низкой плотности энергии, что не подходит для автомобильных приложений, таких как электромобили с длинными диапазонами движения. Поэтому наша группа и Goodenough’s group недавно предложили TiNb2O7 (TNO) с моноклинной структурой в качестве альтернативного высокомодульного анодного материала для LTO.

… Тем не менее, TNO имеет плохую ионную и электронную проводимость на практике. Необходимо разработать композитные аноды TNO с хорошими электропроводящими сетями и более короткую длину диффузии лития в частицах TNO, чтобы повысить емкость и скорость работы литиево-ионных аккумуляторных батарей.

-Takami et al.

Исследователи использовали микроразмерные сферические вторичные частицы TNO, покрытые углеродом, для получения электродов высокой плотности. Микрочастицы сферических форм имеют высокую плотность и позволяют уменьшить количество углеродного проводника и связующих добавок.

Литиево-ионные аккумуляторы с использованием анодов HD-TNO имели отличную производительность с высокой энергией, быстрой зарядкой и длительным сроком службы для электромобилей с длинными диапазонами пробега благодаря быстрой зарядке, что, как ожидается, внесет важный вклад в повышение удобства и содействие распространению приложений EV, таких как электрический автобус, такси и автономные автомобили.

-Takami et al.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *