http://www.physorg.com/news/2011-02-lithium-ion-battery-chemistry-power-electric.html
By Lisa Zyga, February 21, 2011
(PhysOrg.com) -- 雖然汽車公司競相開發電動車與油電混合車，不過他們所面臨的最大挑戰之一是尋找一套適合的能量貯存系統。鋰離子電池，那目前為各式各樣小型的消費性電子裝置提供電力，在理想上能充當此一角色。不過在目前，就能量密度而言它們需要更進一步改善，以便能有效運用在電動車上。現在，在一項新研究中，研究者已開發出一款新型鋰離子電池原型，其陽極與陰極包含新的、先進的電池化學，大幅改善電池的效能，且很可能使它適用於電動車。
來自義大利羅馬 Rome Sapienza 大學以及南韓首爾漢陽大學的研究者，Jusef Hassoun、Ki-Soo Lee、Yang-Kook Sun 與 Bruno Scrosati，在最近一期的 Journal of the American Chemical Society 上發表他們關於先進鋰離子電池的研究。
他們的研究建立在該團隊先前涉及新穎、先進鋰離子電池化學開發的研究上。高效能的關鍵在於該電池的電極材料。在此，科學家使用錫—碳陽極以及摻雜鎳與鈷，以鋰錳氧化物（lithium manganese oxide）製成的陰極。就研究者所知，人們未曾報告過具這種獨特電極組合的鋰離子電池。
"這款電池是基於高電壓陰極與奈米結構化陽極材料間的新組合，" Scrosati 表示。"這款電池在高放電率上具有非常穩定的能力，在整個週期性測試中並無顯著的電容量損失。"
這些新電極材料未整體電池提供某些優勢。如研究者先前所證明的，錫—碳陽極具有歷經數百次循環而電容量並沒有減少的高循環壽命，以及接近 100% 的充、放電效率。藉由對陽極進行表面處理，研究者或能進一步改善電容量。
至於新的錳基陽極材料，它們更加豐富、更便宜、更環保，而且與用於傳統鋰離子電池的鋰鈷氧化物陰極相較，在低溫下具有更高的穩定性。此外，在設計新陰極時，研究者謹慎地將組成、粒子大小、形狀、型態與實振密度（tap density）經過最佳化。
"這款電池具有：1) 高體積與高重量能量密度；2) 歸因於電極材料之奈米結構化特性的高比率電容量； 3) 優異的循環壽命；以及 4) 低成本，這是因為所用的電極材料是基於豐富的元素，" Scrosati 說。
這款陰極的高電壓與高電容量使得這款新電池具有比傳統鋰離子電池更高的能量密度（在 4.2 伏特的平均放電電壓下為 170 Wh/kg）。
"傳統鋰離子電池的能量密度，端視所用的陰極材料，約在 120-150 Wh/kg 之間，" Scrosati 說。"一般來說，使用成層結構之陰極材料，例如，NCA 與 NMC 的商業化鋰離子電池，提供 100 到 150 Wh/kg。"
總的來說，高能量密度、穩定的循環壽命以及高比率的電容量指出，這款電池非常有望為電動車提供電力。
"歸納起來，對於那些使用傳統鋰離子電池的人，其電動車使用我們的電池可保證；1) 有更遠的駕駛範圍（歸因於高能量密度，其每次充電的距離比為 210 km v.s. 150 km）； 2) 更高的極速； 3) 較低成本；以及更好的整體效能，尤其是在低溫之下，" Scrosati 說。
※ 相關報導：
＊ An Advanced Lithium Ion Battery Based on High Performance Electrode Materials
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja110522x
Jusef Hassoun, Ki-Soo Lee, Yang-Kook Sun, and Bruno Scrosati＊ 錫—硫—鋰離子電池可成為傳統鋰電池替代品
J. Am. Chem. Soc., Article ASAP, February 3, 2011
doi: 10.1021/ja110522x
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