，一項(xiàng)最新研究已經(jīng)解答了為何使用磷酸鐵鋰材料作為電池正極通常都會(huì)讓電池性能超出預(yù)期：其中的秘密就源自于它內(nèi)部的缺陷。

 

材料科學(xué)家Ming Tang在一篇新聞稿中稱：“我們都清楚這種材料效果非常好，但是對(duì)于其中的真正原因科學(xué)家們一直爭(zhēng)論不休。這種材料在許多方面并非如此優(yōu)秀，但是有時(shí)候又會(huì)超出人們的預(yù)期。”

 

研究人員發(fā)現(xiàn)，在制造磷酸鐵鋰的過程中，它晶格中的一些原子出現(xiàn)了一種名為反位缺陷的錯(cuò)位現(xiàn)象?？茖W(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，這種反位缺陷或許能夠解答這種材料令人敬佩的性能表現(xiàn)。這種缺陷讓正極材料能夠從更大的表面區(qū)域釋放和收集鋰離子。

 

在此之前，科學(xué)家們假定鋰離子只能夠在單一方向上移動(dòng)，這樣就限制了能夠釋放和吸收鋰離子的材料表面大小。顯微成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)模型讓科學(xué)家們能夠在電池充電過程中觀察到離子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?？茖W(xué)家們分析表明，反位缺陷的存在讓離子出現(xiàn)了新的運(yùn)動(dòng)方向。

 

這種缺陷有效的增加了磷酸鐵鋰納米棒的表面活躍區(qū)域，讓正極和電解液之間的鋰離子傳播更加高效。Tang聲稱：“大多數(shù)電池正極都被打造成薄盤的形狀來(lái)增加鋰離子的單向運(yùn)動(dòng)。我們的發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)磷酸鐵鋰最優(yōu)化形狀設(shè)計(jì)的看法。這種缺陷的存在讓鋰離子能夠多方向運(yùn)動(dòng)，這意味著我們讓性能最大化的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是完全不準(zhǔn)確的。”

 

即使是電池研究領(lǐng)域的專家們也并非全部了解鋰離子電池及其部件的電化學(xué)性能和過程。但是隨著更多的科學(xué)家來(lái)設(shè)想和分析這些電化學(xué)過程和性能，我們將能夠更多的對(duì)其進(jìn)行完善，讓鋰電池的性能盡可能的高效?！　∈紫劝踩瞧嚤貍涞那疤?。汽車不同于手機(jī)和電腦，汽車在高速行駛中有可能遇到眾多不可預(yù)知因素，比如車禍造成的電池?cái)D壓和撞擊。而任何一個(gè)不利的因素，都有可能造車車毀人亡。我們可以看到一些老年代步車使用劣質(zhì)的鉛酸電池，完全沒有安全保障，電池自燃、受撞擊燃燒的案例比比皆是。再比如特斯拉近一年的連續(xù)著火事件，雖然得利于特斯拉的安全設(shè)計(jì)并沒有出現(xiàn)人員傷亡。但同時(shí)也要看到，這幾次事件都是非常輕微的碰撞事故，碰撞本身對(duì)車和人并無(wú)傷害，而電池卻著火了，那么如果是更嚴(yán)重的事故呢？

 

　　二、高倍率放電壽命

 

　　普通汽車使用壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，一輛電動(dòng)汽車的電池，10年至少需要3000次的循環(huán)壽命。電池作為比較貴的部件，壽命能否與車等同是非常重要的，既要保證車輛的性能又要保證車主的利益，這樣才能利于市場(chǎng)的推動(dòng)。目前世界各車企的電動(dòng)汽車，只有去年上市的比亞迪“秦”做到了電芯終生質(zhì)保。

 

　　電池的壽命也就是循環(huán)壽命，并非簡(jiǎn)單的電池參數(shù)給出的數(shù)字。電池的循環(huán)壽命和電池的循環(huán)狀態(tài)是息息相關(guān)的，比如放電倍率、充電倍率、溫度等。通常電池實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)得出的循環(huán)壽命，是以0.3C恒定的充放電倍率，在20度恒定最佳溫度下得到的。但是在實(shí)際用車過程中，倍率和溫度是非恒定的。這也就是為什么通常無(wú)論是筆記本、手機(jī)，還是電瓶車的電池，實(shí)際使用中的壽命都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如廠商給出的數(shù)據(jù)的原因。而中小里程純電以及長(zhǎng)續(xù)航雙?；旌蟿?dòng)力車，因?yàn)樗鶐У碾姵乇容^少，對(duì)其放電的要求就會(huì)更高，對(duì)壽命的影響就會(huì)更大。

 

　　比如A123的磷酸鐵鋰電池，通常循環(huán)壽命可以到3000次以上。但是，A123的磷酸鐵鋰航模電池，以10C的充電倍率、5C的放電倍率使用，實(shí)驗(yàn)室中的壽命縮短到只有600次，而真正實(shí)際使用中只有400次左右，可見放電倍率對(duì)壽命的影響。

 

　　再以比亞迪“秦”為例，只有13KWH的電池驅(qū)動(dòng)峰值功率110KW的電機(jī)。可以計(jì)算出，當(dāng)“秦”滿電時(shí)其最大放電倍率高達(dá)8.4C。尤其是當(dāng)“秦”只有50%電量時(shí)，其最大放電倍率可以達(dá)到18C。如果電量再低放電倍率將超過25C，這會(huì)極大地縮短電池的壽命。

 

　　再看P85度電的特斯拉，最大功率310KW的電機(jī)，看起來(lái)很龐大，其實(shí)電池放電倍率不過4C。在只有30%的電量時(shí)，最大放電倍率也不過10C。而且特斯拉的大容量電池，在極大程度上避免電池處于大功率的放電之中。

 

　　通過簡(jiǎn)單的對(duì)比，就可以看出比亞迪電池的高倍率放電壽命的優(yōu)越性。