丰田率先研发出提升新能源车电池续航里程的方法
【上海热线汽车频道讯】丰田汽车公司（以下简称“丰田”）在全球首次※1研发出对锂离子电池充放电时锂离子在电解液中移动状态的观察方法。锂离子失衡是造成锂离子电池性能下降的一大原因。通过该观察方法能够对锂离子失衡的情况进行实时观察，从而为提升外插充电式混合动力车（PHEV）和电动车（EV）的续航里程以及电池的寿命等电池的性能、耐久性明确研发方向。
锂离子电池是正极为金属氧化物，负极为碳材料，并采用有机电解液作为电解液的一种电池。充电时，锂离子在电解液中从正极移动到负极，放电时，锂离子在电解液中从负极移动到正极，从而形成电流。因此电解液中的锂离子在充放电的过程中发挥着重要的作用。
经确认，充放电会导致电极和电解液中的锂离子失衡，这是限制电池使用范围，即能够最大限度发挥电池性能范围缩小的原因之一。然而，在分析锂离子失衡的机理时，利用过去的方法无法在与产品的使用环境和条件相同的状态下确认锂离子在电解液中的移动状态。
为解决上述问题，本次发布的新的观察方法有以下两个特点。
①大型同步辐射设施“Spring-8※2”是全球最高性能的放射线生成设施，该设施拥有的丰田光束线※3利用强度约为X射线装置10亿倍的高强度X射线，实现了0.65微米/像素[B1]的高分辨率以及100毫秒/张的高速测量。
②此观察方法中使用的不是大多数锂离子电池所使用的含磷电解液，而是含重元素电解液，将在电解液中移动过程中与锂离子结合的“含磷离子”替换为“含重元素离子”。与磷相比，重元素具有X射线不易穿透的性质，拍摄X射线穿透画面的阴影会更深，更加明显。这样一来，通过观察重元素的运动状态，就能够观察电解液中，与重元素结合的锂离子的失衡动向。
运用上述方法，便可使用与产品相同的电池（层叠电池），在实际使用环境和条件相同的状态下，实时观察充放电的经过以及电解液中锂离子失衡的过程。本观察方法由丰田中央研究所、日本汽车零部件综合研究所以及4所大学※4共同研发。
【放电时电解液中锂离子失衡】
今后，我们将通过观察锂离子在不同正负极和隔板、电解液的材料和构造以及不同电池控制方式下的运动状态，分析电池性能下降的机理，从而推动旨在提升搭载车辆续航里程以及电池的寿命等电池性能及耐用性的研发。
※1结合高强度X射线和含重元素的电解液，利用层叠电池将锂离子在电解液中的状态可视化的方法。（截止2016年10月，丰田调查结果）
※2国立研究开发法人理化学研究所（理研）作为业主全面运营的全球最高性能的大型同步辐射实验和研究设施。运维管理由公益财团法人高辉度光科学研究中心（JASRI）负责。（Spring-8：Super Photon ring-8 GeV）
※3株式会社丰田中央研究所在理研和JASRI的协助下设置的专用光束线。
※4北海道大学、东北大学、京都大学、立命馆大学四所大学。