（2016年11月24日，北京）豐田汽車(chē)公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“豐田”）在全球首次^※1研發(fā)出對(duì)鋰離子電池充放電時(shí)鋰離子在電解液中移動(dòng)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(guò)該觀察方法能夠?qū)︿囯x子失衡的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，從而為提升外插充電式混合動(dòng)力車(chē)（PHEV）和電動(dòng)車(chē)（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(fù)極為碳材料，并采用有機(jī)電解液作為電解液的一種電池。充電時(shí)，鋰離子在電解液中從正極移動(dòng)到負(fù)極，放電時(shí)，鋰離子在電解液中從負(fù)極移動(dòng)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(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。

【車(chē)載鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理】

經(jīng)確認(rèn)，充放電會(huì)導(dǎo)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(jī)理時(shí)，利用過(guò)去的方法無(wú)法在與產(chǎn)品的使用環(huán)境和條件相同的狀態(tài)下確認(rèn)鋰離子在電解液中的移動(dòng)狀態(tài)。

【放電時(shí)的狀態(tài)】

為解決上述問(wèn)題，本次發(fā)布的新的觀察方法有以下兩個(gè)特點(diǎn)。

①大型同步輻射設(shè)施“Spring-8^※2”是全球最高性能的放射線生成設(shè)施，該設(shè)施擁有的豐田光束線^※3利用強(qiáng)度約為X射線裝置10億倍的高強(qiáng)度X射線，實(shí)現(xiàn)了0.65微米/像素的高分辨率以及100毫秒/張的高速測(cè)量。

②此觀察方法中使用的不是大多數(shù)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(dòng)過(guò)程中與鋰離子結(jié)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(zhì)，拍攝X射線穿透畫(huà)面的陰影會(huì)更深，更加明顯。這樣一來(lái)，通過(guò)觀察重元素的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就能夠觀察電解液中，與重元素結(jié)合的鋰離子的失衡動(dòng)向。

【此次新研發(fā)的觀察方法】

運(yùn)用上述方法，便可使用與產(chǎn)品相同的電池（層疊電池），在實(shí)際使用環(huán)境和條件相同的狀態(tài)下，實(shí)時(shí)觀察充放電的經(jīng)過(guò)以及電解液中鋰離子失衡的過(guò)程。本觀察方法由豐田中央研究所、日本汽車(chē)零部件綜合研究所以及4所大學(xué)^※4共同研發(fā)。

【放電時(shí)電解液中鋰離子失衡】

今后，我們將通過(guò)觀察鋰離子在不同正負(fù)極和隔板、電解液的材料和構(gòu)造以及不同電池控制方式下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析電池性能下降的機(jī)理，從而推動(dòng)旨在提升搭載車(chē)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(jié)合高強(qiáng)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(diào)查結(jié)果）
※2國(guó)立研究開(kāi)發(fā)法人理化學(xué)研究所（理研）作為業(yè)主全面運(yùn)營(yíng)的全球最高性能的大型同步輻射實(shí)驗(yàn)和研究設(shè)施。運(yùn)維管理由公益財(cái)團(tuán)法人高輝度光科學(xué)研究中心（JASRI）負(fù)責(zé)。
    （Spring-8：Super Photon ring-8 GeV）
※3株式會(huì)社豐田中央研究所在理研和JASRI的協(xié)助下設(shè)置的專(zhuān)用光束線。
※4北海道大學(xué)、東北大學(xué)、京都大學(xué)、立命館大學(xué)四所大學(xué)。