鉅大LARGE | 點擊量：819次 | 2021年04月08日
為了延長鋰離子電池的壽命和續航里程，豐田開發了什么新技術呢
就技術角度而言，鋰離子失衡是造成鋰離子電池性能下降的一大原因。豐田的新技術就是結合高強度X射線和含重元素的電解液，利用層疊電池將鋰離子在電解液中的狀態可視化。這種觀察方法能夠對鋰離子失衡的情況進行實時觀察，從而為提升外插充電式混合動力車（PHEV）和電動汽車（EV）的續航里程以及電池的壽命等明確研發方向。
*此次新研發的觀察方法
鋰離子電池的正極為金屬氧化物，負極為碳材料，并采用有機電解液。在充電時，鋰離子在電解液中從正極移動到負極。放電時，鋰離子在電解液中則從負極移動到正極，從而形成電流。因此，電解液中的鋰離子在充放電的過程中發揮著重要的用途。
*放電時的狀態
經過確認，充放電會導致電極和電解液中的鋰離子失衡，這是制約電池性能的重要原因之一。在分析鋰離子失衡的機理時，若利用過去的方法，無法在與產品的使用環境和條件相同的狀態下確認鋰離子在電解液中的移動狀態。這令技術人員很難找到問題的根源，也就無法做到有的放矢。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
為了解決這個問題，豐田公布的新的觀察方法有兩個特點。
第一，運用大型同步輻射設施Spring-8，這是全球最高性能的放射性研究設施，以國立研究開發法人理化學研究所（理研）作為業主全面運營，運維管理則由公益財團法人高輝度光科學研究中心（JASRI）負責。
該設施擁有的豐田光束線（株式會社豐田中央研究所在理研和JASRI的協助下設置的專用光束線）利用強度約為X射線裝置10億倍的高強度X射線，實現了0.65微米/像素的高分辨率以及100毫秒/張的高速測量。
*車載鋰離子電池的內部結構和原理
第二，此觀察方法中使用的，不是大多數鋰離子電池所使用的含磷電解液，而是含重元素電解液，將在電解液中移動過程中與鋰離子結合的含磷離子替換為含重元素離子。
與磷相比，重元素具有X射線不易穿透的性質，拍攝X射線穿透畫面的陰影會更深，更加明顯。這樣一來，通過觀察重元素的運動狀態，就能夠觀察電解液中，與重元素結合的鋰離子的失衡動向。
通過運用上述的方法，便可使用與產品相同的電池（層疊電池），在實際使用環境和條件相同的狀態下，實時觀察充放電的經過以及電解液中鋰離子失衡的過程。
*放電時電解液中鋰離子失衡
當然，這項觀察方法的誕生也不是豐田汽車公司一家之功，而是由豐田中央研究所、日本汽車零部件綜合研究所以及北海道大學、東北大學、京都大學、立命館大學共同研發的。
此后，技術人員將可以通過觀察鋰離子在不同正負極和隔板、電解液的材料和構造以及不同電池控制方式下的運動狀態，來分析電池性能下降的機理，從而推動旨在提升搭載車輛續航里程以及電池的壽命等電池性能及耐用性的研發。
