钜大LARGE | 点击量：800次 | 2021年04月08日
为了延长锂离子电池的寿命和续航里程，丰田开发了什么新技术呢
就技术角度而言，锂离子失衡是造成锂离子电池性能下降的一大原因。丰田的新技术就是结合高强度X射线和含重元素的电解液，利用层叠电池将锂离子在电解液中的状态可视化。这种观察方法能够对锂离子失衡的情况进行实时观察，从而为提升外插充电式混合动力车（PHEV）和电动汽车（EV）的续航里程以及电池的寿命等明确研发方向。
*此次新研发的观察方法
锂离子电池的正极为金属氧化物，负极为碳材料，并采用有机电解液。在充电时，锂离子在电解液中从正极移动到负极。放电时，锂离子在电解液中则从负极移动到正极，从而形成电流。因此，电解液中的锂离子在充放电的过程中发挥着重要的用途。
*放电时的状态
经过确认，充放电会导致电极和电解液中的锂离子失衡，这是制约电池性能的重要原因之一。在分析锂离子失衡的机理时，若利用过去的方法，无法在与产品的使用环境和条件相同的状态下确认锂离子在电解液中的移动状态。这令技术人员很难找到问题的根源，也就无法做到有的放矢。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
为了解决这个问题，丰田公布的新的观察方法有两个特点。
第一，运用大型同步辐射设施Spring-8，这是全球最高性能的放射性研究设施，以国立研究开发法人理化学研究所（理研）作为业主全面运营，运维管理则由公益财团法人高辉度光科学研究中心（JASRI）负责。
该设施拥有的丰田光束线（株式会社丰田中央研究所在理研和JASRI的协助下设置的专用光束线）利用强度约为X射线装置10亿倍的高强度X射线，实现了0.65微米/像素的高分辨率以及100毫秒/张的高速测量。
*车载锂离子电池的内部结构和原理
第二，此观察方法中使用的，不是大多数锂离子电池所使用的含磷电解液，而是含重元素电解液，将在电解液中移动过程中与锂离子结合的含磷离子替换为含重元素离子。
与磷相比，重元素具有X射线不易穿透的性质，拍摄X射线穿透画面的阴影会更深，更加明显。这样一来，通过观察重元素的运动状态，就能够观察电解液中，与重元素结合的锂离子的失衡动向。
通过运用上述的方法，便可使用与产品相同的电池（层叠电池），在实际使用环境和条件相同的状态下，实时观察充放电的经过以及电解液中锂离子失衡的过程。
*放电时电解液中锂离子失衡
当然，这项观察方法的诞生也不是丰田汽车公司一家之功，而是由丰田中央研究所、日本汽车零部件综合研究所以及北海道大学、东北大学、京都大学、立命馆大学共同研发的。
此后，技术人员将可以通过观察锂离子在不同正负极和隔板、电解液的材料和构造以及不同电池控制方式下的运动状态，来分析电池性能下降的机理，从而推动旨在提升搭载车辆续航里程以及电池的寿命等电池性能及耐用性的研发。
