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颗粒表面形貌的变化对NMC532材料衰降的影响|银河在线平台

发布时间:2021-02-19 13:28:04来源:银河在线平台-官方网站编辑:银河在线平台-官方网站阅读: 当前位置:首页 > 世界之最 > 手机阅读

随着动力电池市场的很快不断扩大,锂电行业对三元材料的市场需求也在很快减少,目前国内厂家应用于较为成熟期的为NMC111材料。但是对于NMC材料来说,其比容量与Ni含量具有紧密的关系,NMC111材料于LiCoO2比起在容量上并没显著的优势,因此随着锂离子电池对能量密度拒绝的提高,传统的NMC111材料早已无法符合锂离子电池的市场需求。  为了更进一步的提升NMC材料的比容量,人们将Ni的含量提高,目前更为成熟期的有NMC532和NMC622材料,但是随着Ni含量的更进一步提高又带给了NMC不平稳、循环性能劣和过渡性金属元素沉淀等一系列的问题。

  研究找到,充放电倍率对NMC材料的结构稳定性具有十分最重要的影响,在大电流静电的时候,由于表面层的Li更为更容易脱嵌,而坐落于颗粒的核心的Li由于必须从内部蔓延到颗粒的表面,因此反应比较较快,这就造成了颗粒的表面层的Li脱嵌程度更高,而内部的脱嵌程度较低。而较高的Li脱嵌程度造成了负极活性物质层间的过渡性金属元素再次发生相互作用,造成层间距不断扩大,从而在颗粒表面与核心之间产生形变,造成NMC颗粒碎裂。

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  同时由于Li的缺陷,还不会造成NMC颗粒的表面结构由层状结构向岩盐结构和非有序尖晶石结构改变,这些结构改变不会造成材料的晶格参数转变,最后造成在材料的表面构成裂纹。同时上述过程还加快了NMC颗粒表面的过渡性金属元素的沉淀,导致NMC材料的结构稳定性上升。  同时大电流工作时,由于材料的不存在着局部的不平衡现象,因此造成了颗粒局部再次发生过充现象,使得这部分颗粒的电势过低,造成电解液在颗粒的表面再次发生水解分解成,在NMC颗粒的表面构成负极的液体电解质界面膜,这种负极界面膜的增长速度要远快于负极的界面膜,因此负极界面膜也出了电池内阻减少的主要贡献者。

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  从上述的研究可以看见NMC的循环性能和其颗粒表面具有十分紧密的联系。  德国明斯特大学的M.Borner利用18650电池对NMC532材料在循环过程中,材料颗粒的表面形貌的变化展开了研究。  研究找到:1、材料颗粒的碎裂是预示着热力学和过渡性金属元素沉淀同时再次发生的。

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2、大电流密度不会造成电极表面的活性物质颗粒再次发生相当严重的碎裂。3、低的截至电压虽然需要提升材料的容量,但也加快了材料的衰降速度。

4、大电流密度不会造成NMC532材料的热稳定性减少。  研究找到,颗粒的表面碎裂和负极电解质界面构成是导致NMC532材料衰降的主要机理。其中NMC颗粒表面的碎裂主要是由于电极构成的不均匀分布,造成了电流密度和电池状态SOC的不均匀分布,导致局部过充,造成局部的Li过度脱嵌,引发NMC532材料的层间距不断扩大和构成新的岩盐、非有序尖晶石互为,从而产生机械形变,造成颗粒的表面碎裂,而这一现象随着充放电的倍率减小而逆的更为相当严重。  同时,在较小的电池倍率下,电池表面不会产生大量的高度Li脱嵌的区域,从而造成材料的热平稳减少。

而在较高的累计电压下,电解液的分解成也逆的更为相当严重,造成负极电解质界面膜变薄,引发电池电阻减少。  这一研究,为NMC532材料的生产和用于都获取了有益的糅合,材料的均匀分布性和表面结构的稳定性,对NMC532材料的循环性能具有至关重要的影响,因此表面外壳,梯度掺入的材料可以有效地的提高NMC532材料的循环性能和倍率性能。  对于用于来说,静电倍率对材料的寿命和热稳定性都有十分最重要的影响,因此为了提高NMC532材料的循环性能,必须尽量的减少NMC532材料的电流密度,以增加其电极表面电流密度和SOC状态的不均匀分布性。【银河在线平台】。

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