（2016年11月24日，北京）豐田汽車公司（以下簡稱“豐田”）在全球首次^※1研發(fā)出對鋰離子電池充放電時鋰離子在電解液中移動狀態(tài)的觀察方法。鋰離子失衡是造成鋰離子電池性能下降的一大原因。通過該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）和電動車（EV）的續(xù)航里程以及電池的壽命等電池的性能、耐久性明確研發(fā)方向。

鋰離子電池是正極為金屬氧化物，負極為碳材料，并采用有機電解液作為電解液的一種電池。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(fā)揮著重要的作用。

【車載鋰離子電池的內部結構和原理】

經確認，充放電會導致電極和電解液中的鋰離子失衡，這是限制電池使用范圍，即能夠最大限度發(fā)揮電池性能范圍縮小的原因之一。然而，在分析鋰離子失衡的機理時，利用過去的方法無法在與產品的使用環(huán)境和條件相同的狀態(tài)下確認鋰離子在電解液中的移動狀態(tài)。

【放電時的狀態(tài)】

為解決上述問題，本次發(fā)布的新的觀察方法有以下兩個特點。

①大型同步輻射設施“Spring-8^※2”是全球最高性能的放射線生成設施，該設施擁有的豐田光束線^※3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。

②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(tài)，就能夠觀察電解液中，與重元素結合的鋰離子的失衡動向。

【此次新研發(fā)的觀察方法】

運用上述方法，便可使用與產品相同的電池（層疊電池），在實際使用環(huán)境和條件相同的狀態(tài)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。本觀察方法由豐田中央研究所、日本汽車零部件綜合研究所以及4所大學^※4共同研發(fā)。

【放電時電解液中鋰離子失衡】

今后，我們將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(tài)，分析電池性能下降的機理，從而推動旨在提升搭載車輛續(xù)航里程以及電池的壽命等電池性能及耐用性的研發(fā)。

※1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(tài)可視化的方法。（截止2016年10月，豐田調查結果）
※2國立研究開發(fā)法人理化學研究所（理研）作為業(yè)主全面運營的全球最高性能的大型同步輻射實驗和研究設施。運維管理由公益財團法人高輝度光科學研究中心（JASRI）負責。
    （Spring-8：Super Photon ring-8 GeV）
※3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。
※4北海道大學、東北大學、京都大學、立命館大學四所大學。