锂电池快速充电日本厂商研发不含钴的新型锂电池：5分钟可快速充电80%|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

日本厂商研发不含钴的新型锂电池：5分钟可快速充电80%

据《日本经济新闻》等媒体报道，日本厂商正在集中发力，加速攻克纯电动汽车充电电池的稳定供应问题。近日，日本东芝公司开发出了不含稀有金属钴的锂离子电池。

该电池使用特殊的正极材料，能够显著抑制导致电池膨胀的气体产生，从而提升电池性能。测试结果显示，新电池5分钟可快速充电80%。

锂离子电池由正极材料、负极材料和电解液构成。正极材料一般包含钴和镍等。这些稀有金属开采和精炼过程中存在水质污染问题，且其埋藏地区分布不均，存在较大的供应链风险。

东芝的新型锂电池不含钴，含镍较少，能够降低对稀有金属资源的进口依赖。一般的充电电池随着使用次数的增加，会出现电池劣化。东芝的新型电池在测试中能确保充放电6000次以上仍维持8成以上容量。东芝的目标是用5年左右的时间，将新型电池应用于电动工具和工业机械等小型高电压设备，再逐步大型化完成车载装配。

日本国内电池厂商中，松下能源已推出钴含量5%以下的电池，汤浅蓄电池也在使用全球储量丰富且供应链稳定的硫磺开发锂硫电池。

新方法可实现锂电池超快速充电

盖世汽车讯目前电动汽车发展迅速，但锂离子电池充电速度慢依然是个问题。为了使电池具有快充能力，长期以来研究人员致力于增强电解液传质（mass transfer）和电极中的电荷传递，尤其是前者。

（图片来源：ACS）

据外媒报道，日本先进科学技术研究所（JAIST）的研究人员展示了一种新方法，利用粘结剂材料来促进锂离子嵌入活性材料，从而实现快速充电。粘结剂材料可以改善脱溶锂离子在固体电解质界面（SEI）和负极材料内的扩散，从而实现高电导率、低阻抗和良好的稳定性。

研究人员Noriyoshi Matsumi和Rajashekar Badam教授表示：“目前的策略是使用生物衍生硼酸锂聚合物作为水性聚电解质粘合剂，从而增强电极内的电荷转移，比如使石墨负极显示出快速充电能力。”

Matsumi教授表示：“该粘合剂材料包括高度可解离的硼酸锂，可以促进锂离子在负极基质中扩散。此外，这种粘结剂可以形成有机硼SEI。与普通电池相比，这类SEI显示出的界面电阻非常低。”

硼化合物（如粘结剂中的四配位硼和富硼SEI）的作用是，通过降低在SEI处锂离子从溶剂鞘中解溶的活化能，帮助锂离子脱溶。此外，在高扩散和低阻抗的情况下，可以降低界面处与电荷转移相关的过电位。JAIST的Anusha Pradhan博士表示：“这是实现超快充电的重要因素之一。

一般情况下，当充电速度超过锂嵌入的速度时，石墨电极上会发生锂电镀。这是一个不受欢迎的过程，会导致电池寿命缩短，并影响快速充电能力。这项研究改善了离子在SEI上和电极内的扩散，限制锂离子的浓差极化，因此石墨上没有出现电镀层。

在这项研究中，研究人员不仅提出了新策略，以实现极高倍率充电电池和降低界面电阻，而且使用了一种从咖啡酸中提取的生物聚合物。咖啡酸是一种植物性有机化合物，是可持续的材料来源。在电池中使用生物资源，有助于减少二氧化碳排放。Matsumi教授表示：“在未来的研究中，这种粘结剂还可以与高倍率充电活性材料相结合，从而实现协同效应，进一步提高性能。”

随着深入研究电池性能，用户可以期待更环保的能源使用方式，特别是在交通领域。Matsumi教授表示：“借助高倍率充电电池技术，人们可以享受电动汽车和便利的移动设备。因为使用可再生资源，可在较长时间内保持产品可用性，而无需考虑化石资源的可用性和社会状况。”

来源：上海锦町新材料科技整理自网络

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