TUM采用微波合成技術 生產(chǎn)電動車電池陰極材料

時間:2017-10-24 11:49來源:蓋世汽車 作者:李文龍
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  據(jù)外媒報道,慕尼黑工業(yè)大學(Technical University of Munich,TUM)研發(fā)了一項新工藝,用于生產(chǎn)高壓陰極材料磷酸鈷鋰(lithium cobalt phosphate),使其生產(chǎn)更為快捷、方便,且價格便宜、品質(zhì)最優(yōu),進一步提升了電動車車載電池的性能。
 
  電池研究人員認為,磷酸鈷鋰被認為是未來的電池材料,其操作電壓比當前采用的磷酸鋰鐵(lithium-iron phosphate)要高,其能量密度也較高,達到800瓦時/千克。相較于早前普遍達到的600瓦時/千克,該材料的能量密度取得了大幅提升。
 
  然而,截止至目前,這款頗具前景的陰極材料產(chǎn)量很少,屬于能源密集型產(chǎn)品,其生產(chǎn)效能并不高:必須要達到900℃的極高溫度。此外,在這高溫條件下,其結晶尺寸也各有不同。在第二步生產(chǎn)操作中,還需將其磨成納米晶體粉末(nanocrystalline powder),盡管該流程非常耗能,但其生產(chǎn)也并全是缺點:其顆粒離子導電性(sufficient ionic conductivity)強,導電方向相同,電池電極材料與電解質(zhì)間的化學反應相對較緩。
 
  TUM研究員Jennifer Ludwig博士研發(fā)了微波合成法(microwave synthesis),可一舉解決上述所有問題:只需使用一個小型微波爐,再耗費0.5小時,就能生產(chǎn)出高純度的磷酸鈷鋰。首先,將溶劑放入聚四氟乙烯(Teflon)容器內(nèi),加入試劑后用微波爐加熱。微波爐的功率無需太高,只要600瓦就夠用了,所需的反應溫度在250℃,在該條件下可觸發(fā)結晶反應。
 
  在這項試驗中,她還解決另一項難題:當反應溫度超過200℃且處于高壓狀態(tài)下,通常難以獲得理想的磷酸鈷鋰,有時會生成不明的復合型氫氧化鈷磷酸氫鹽(cobalt hydroxide hydrogen phosphate)。Jennifer Ludwig闡明了反應機理,分離出化合物,并確定其結構及特性。由于新的化合物不適合作為電池材料,她修改了該反應條件,從而只生成其所需的磷酸鈷鋰。
 
  Jennifer Ludwig的研究工作獲得了寶馬的支持,她與勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL)、斯坦福同步加速器輻射光源(Stanford Synchrotron Radiation Lightsource,SSRL)及Walther-Meißner-Institut(WMI)共同開展該項研究合作。
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