鉅大LARGE | 點擊量：931次 | 2022年07月20日
起底華為2項鋰電池"黑科技"
提起華為大家首先想到的或許是手機，或許是通信設備，但卻少有人了解華為還擁有眾多對鋰電池領域的相關研究。華為的研發投入巨大，不僅是在通信設備方面，在鋰電池方面研發投入也是不少。此次備胎芯片"全部轉正"，華為近期有關鋰電領域的2項研究成果進展也被挖掘出來。
實驗和仿真結合，解決鋰離子內部短路問題
第一項成果：Safetyissuescausedbyinternalshortcircuitsinlithium-ionbatteries（鋰電池內部短路引起的安全問題）。
該成果是，華為中央研究院聯合北航的研究人員提出了一種具有高度重復性的研究電池內短路的新方法，并結合實驗和仿真手段考察了內短路發展過程。
內短路一直是鋰電池安全性研究的重要課題之一。目前所開發的內短路研究方法包括熱觸發（石蠟、相變材料、形狀記憶合金等）、電觸發（充電/放電等）和機械觸發（針刺、內置金屬顆粒、打孔隔膜等）。但由于電池體系的封閉性和熱、電、機械等多重因素的影響，內短路發生過程及機理遠未達到深刻理解的程度，內短路研究迫切要高重復性、高精確性的新原理、新方法。本方法亮點：1.方法具有很高的重復性；2.結合實驗和仿真手段探究內短路發展過程。
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%
該研究是將直徑為2mm的小鋼球通過擠壓方式以1mm/min的速度侵入電池觸發內短路，實驗過程監測了電壓、不同位置溫度變化及實時視頻。實驗所用的電池為華為供應的LiCoO2手機電池。
由于內短路過程無法直接觀察測量，作者利用有限元和多物理參數模型對內短路過程進行了輔助分析。其中，力模型用于分析內短路前的擠壓過程，電池模型和短路模型用于分析內短路過程的電化學行為，熱失控模型用于分析熱失控行為，以上四大模型和熱模型聯合使用。模擬仿真過程較為復雜，且目前利用仿真手段研究電池的論文愈來愈多，感興趣的朋友可以詳細研究下本論文中的相關講解，在此不贅述。
具體的文獻信息如下：
摻雜其他金屬，提高鈷酸鋰容量到理論容量
第二項成果：Approachingthecapacitylimitoflithiumcobaltoxideinlithiumionbatteriesvialanthanumandaluminiumdoping（通過摻雜鑭和鋁，使鋰電池中的鈷酸鋰接近理論容量）。
該成果是華為中央研究院聯合美國阿貢國家實驗室通過摻雜La和Al，將LiCoO2的穩定電壓提高到了4.5V，可逆容量達到190mAh/g。
近年來，動力鋰電池對低成本、高比能電池的需求使得三元材料的市場需求快速新增，但是在消費電子產品領域，鈷酸鋰材料長期以來占據鋰電池正極材料的絕對優勢地位。
鈷酸鋰材料的理論容量為274mAh/g，但在實際使用中為了保持鈷酸鋰的結構穩定性和良好的循環性能，我們一般將充電電壓限制在4.2V左右，因此鈷酸鋰的實際使用容量也就在140mAh/g左右，近年來材料廠商通過表面包覆合、元素摻雜等手段提升了鈷酸鋰材料的結構穩定性，充電電壓可以提升至4.35V，從而使得鈷酸鋰材料的可逆容量達到165mAh/g左右，但是這仍然無法滿足高比能鋰電池的需求。
為此，華為中央研究院聯合美國阿貢國家實驗室通過La和Al摻雜，將LiCoO2的穩定電壓提高到了4.5V，可逆容量達到190mAh/g，其中La能夠新增LCO材料在c軸方向上的晶胞參數，Al則能夠起到促進Li+擴散、穩定晶體結構和防止LCO材料相變的用途，兩者相互用途顯著改善了LCO材料在高電壓下的結構穩定性，循環50次后仍然能夠保持96%的容量，并使得LCO材料的倍率性能得到了大幅提高。
