探究豐田在鋰離子電池技術(shù)中的“重大突破”

　　新能源汽車網(wǎng)訊 最近，豐田汽車在電動汽車領(lǐng)域動作頻頻，先是一改口徑要進(jìn)軍純電動汽車，隨后又成立了公司內(nèi)部的電動“四人幫”，11月24日又宣布在鋰離子電池領(lǐng)域有重大突破“breakthrough"，儼然成為純電動汽車的生力軍，要推動產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。作為非電化學(xué)領(lǐng)域的筆者，這里用非專業(yè)術(shù)語的“白話”和大家扒一扒這個(gè)“重大突破”。

　　豐田做了什么事情？

　　簡單地講，豐田公司發(fā)明了一種觀測方法，能夠讓人們在充放電過程中，實(shí)時(shí)觀察到鋰離子在電解液中的運(yùn)動。這稱得上是種突破了，因?yàn)橹?，人們是看不到鋰離子在電解液中的運(yùn)動，只能猜測，論證。從看不到，到能看到，相當(dāng)于打開了黑盒子，有機(jī)會弄懂里面的機(jī)理。

　　豐田要解決的問題是什么？

　　話說回來，為什么一定要看到這個(gè)區(qū)域中鋰離子的運(yùn)動呢？

　　因?yàn)樵诔浞烹娺^程中會發(fā)生一種現(xiàn)象叫作“Li-iondeviation"(鋰離子偏移，指鋰離子的濃度差？)，這種偏移會導(dǎo)致電池的實(shí)際可使用容量變小。這樣，為了能夠提高鋰電池的性能，人們非常希望能夠盡可能地減少這種偏移的發(fā)生。這時(shí)，就迫切希望能夠了解到鋰離子在離開電極后，經(jīng)過電解液，到達(dá)另一極，整個(gè)過程中其運(yùn)動規(guī)律是什么樣的。

　　這個(gè)問題是如何解決的？

　　知道了問題所在，就要想法子。對于這個(gè)問題，豐田的做法很簡單：

　　(1)用同步輻射的高強(qiáng)度X射線(是普通X射線的10億倍)，可實(shí)現(xiàn)每像素0.65微米的高分辨率及每幀100毫秒的高速測量；

　　(2)用重金屬元素代替電解液中的含磷離子，X射線很難穿透重金屬元素，這樣當(dāng)鋰離子與其結(jié)合時(shí)，就能通過觀察重金屬元素的運(yùn)動來了解鋰離子的運(yùn)動。

　　通俗地講，豐田用了超大型放大鏡，并把鋰離子凸現(xiàn)出來，以掌握鋰離子的偏移。

　　這種方法有什么用？

　　豐田公司并沒有直接在鋰離子技術(shù)層面有新的突破，但卻提供了一種未來可以提升鋰離子性能的研究手段。這就像是人類要攻克癌癥，要明白致癌機(jī)理，找到致癌基因，豐田找到一種可以直接觀察到基因的方法，但距離攻克癌癥還有長遠(yuǎn)的路要走，還有大量的研究工作要做，距離真正的商業(yè)化應(yīng)用還要假以時(shí)日。

　　通過這種方法，研發(fā)人員將可以觀察到正負(fù)極、隔膜、電解液材料與構(gòu)造等不同所導(dǎo)致的鋰離子運(yùn)動，以比較新的材料、工藝、方法是否能夠提高鋰電池性能；同時(shí)，有助于分析電池性能降低的機(jī)理，為提高車輛的續(xù)航里程及電池壽命等電池性能和耐久性等方面做針對性的研發(fā)。據(jù)稱，應(yīng)用該方法有望將電動汽車的續(xù)航里程提高10%-15%，同時(shí)具有更好的充電性能。