医学网
www.yixuew.cn

充分利用高镍电池的最终条件

电池制造中的常识是许多阴极材料对湿气敏感。但是,随着高镍基电池组件的普及,华威大学WMG的研究人员发现,在干燥和存储这些阴极的条件下,电池的性能得到了显着改善。

高镍(镍)电池在全球范围内越来越受欢迎,越来越多的汽车公司正在研究将高镍电池用于电动汽车。但是,高Ni阴极材料容易发生反应,并且不稳定性会暴露在湿气中,因此如何存储它们以提供最佳性能至关重要。

华威大学WMG的研究人员在《 Electrochimica Acta》杂志上发表的论文“环境存储条件对用于锂离子电池的NMC-811阴极的结构和电化学性能的影响”中,提出了最佳的存储高能量的方法。 -镍阴极以减轻过早降解。

研究人员将NMC-811(高Ni阴极材料)置于不同的温度和湿度下,然后在28天的时间内测量了该材料在电池中的性能和降解情况,并结合了物理,化学和电化学测试对其进行了分析。这包括高分辨率显微镜检查,以识别在电池充电和放电过程中微米级和亚微米级发生的形态和化学变化。

储存条件包括真空干燥(暴露于潮湿环境)和控制措施。研究人员寻找表面杂质,其中包括碳酸盐和H2O,发现存在三种可能导致杂质的过程,包括:

合成过程中未反应的前体残留的杂质

表面碳酸盐/氢氧化物的较高平衡覆盖率(用于在合成过程后稳定富镍材料的表面)

在环境存储时间内形成的杂质

图片说明:(ab)事前验尸的NMC811颗粒,事先未暴露于潮湿空气中,已通过FIB-SIMS分析,目标是检测锂。(cd)暴露于潮湿空气中28天后的死后NMC811颗粒,通过FIB-SIMS分析,以锂检测为目标。图片来源:WMG,华威大学

他们发现,与对照相比,在所有条件下(烤箱干燥和暴露),首次放电的比容量和循环性能均较差。然而,暴露的测量结果表明,暴露于环境湿气28天后,H2O和CO 2与电池单元中的Li +离子发生反应,导致形成碳酸锂和氢氧化物。

NMC-811表面碳酸盐和氧化物的形成会导致材料老化期间电化学性能的下降,这是由于离子和电子导电性较差,以及活性颗粒的电绝缘所致。这意味着它们不再能够可逆地存储锂离子以传递“电荷”。SEM分析证实,在暴露28天后,这些聚集体颗粒上存在颗粒间孔隙和微裂纹。

因此,他们可以得出结论,露点最干燥的条件是-45oC,是存储和处理材料的最佳条件,以便产生最佳的电池性能。湿度条件和制造过程中交界处的暴露会导致材料和组件受到损坏;这会缩短电池寿命。

华威大学WMG的梅尔·洛夫里奇博士说:“虽然众所周知,这里的湿气是有问题的,但我们还是开始确定最佳的存储条件,以减轻电池性能的过早降低。这是至关重要的。以提高处理能力并最终保持性能水平。这也与其他富含Ni的系统(例如NCA材料)有关。”

华威大学WMG的Louis Piper教授说:“相当多的全球研究工作将继续集中在这些材料上,包括如何在掺入电极之前保护其表面以消除寄生反应的风险。在英国,法拉第研究所有一个项目联盟,专门致力于阐明这类与行业相关的材料的降解机理。”

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。