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锂电集团福音,N公分111质料失效机理最新研究
发布时间:2016/10/11      浏览次数:2067

  三圆质料适不适合在电动汽车上使用,Now还没有断语,但是有一点是肯定的,那就是三圆质料容量高,匆子 侄煤铣桑且恢中阅苁钟乓斓恼柿稀H仓柿夏可厦媪俚慕闲〉男ase是如何在较高的容量发挥的上提下保证质料的良好的循环寿命。

目上的研究发现,影响三圆质料循环寿命的圆素有以下几点:1)循环过程中表面晶体结构的重构。2)在循环过程中由于各向异性的体积膨胀导致的二次颗粒破裂。这些小case可以通过二次颗粒微观结构的改性,表面包覆处理,对充放电程序进行优化进行解决。

  研究发现质料二次颗粒内部的颗粒-颗粒的连接结构会遭成局部的电流密度上升,易于 产生很大的应力,易于 影响质料的循环性能。再是颗粒内部各个部分之间,也存在着充电状态不一致的现象,这会影响电极的电化学性能。在针对NCA质料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的研究中发现,在化成过程中,存在核壳结构的嵌锂过程,一般认为在较小的电流密度下和足够的静置时间,这样一个不均匀的扩散过程可以消失。但是最新的研究发现,却对此提出了质疑。
  易于 可言电池的充电状态SOC指的是整个电池的充电状态,而斯坦福大学的William E. Gent等人通过 技术实现 手段实现了电极局部SOC的观测,这对于研究电极内部的不均匀性具有十分要紧的意义。研究中发现,即使静置170钟点,在N公分二次颗粒中仍然观察到了很高的Li+的不均匀性,在一个直径1-3μm的二次颗粒内部Li的浓度差别可以达到10百分比,这与吾们所预想的状态有很大的出入。William E. Gent认为由于二次颗粒内部的一次颗粒随机排布,导致产生的应力有很大的各向异性,易于 导致了Li浓度在颗粒内部的异议。这也导致了一个很大的小case,颗粒局部的SOC值过高,会导致局部过充,并加快该部分失效,易于 导致质料整体的容量下降。

  易于 优化N公分质料二次颗粒的结构,有助于减少颗粒内部应力和Li分布不均匀性,易于 提高质料的循环寿命。
  试验中William E. Gent等人采取应用了共沉淀法合成了N公分质料的上躯体,研究发现该质料的二次颗粒的直径在10-15μm,一次颗粒的直径在500nm左右。
  实验中采取应用了观察Ni K边际吸收光谱的方式表征了Li在质料二次颗粒中的分散状态。研究显示,在原始颗粒和完全放电的颗粒中Li的分布是十分均匀的,但是在SOC值为0.3和0.6的时候,即便是经过了10个钟点的搁置,二次颗粒中的Li分布仍然十分不均匀。再是也发现,充电电流和静置时间对这种不均匀性并没太大的影响,充电电流从1.1C降低了C/110,Li分散的不均匀性并没有太大的改善,静置170h锂离子电池分散不均匀的现象并没有明显的改善。

  William E. Gent等人对此做出了假设,颗粒内部的应力和Li分布不均匀的产生,主要是由于二次颗粒的形貌遭成,而和动力学特征无关,易于 一些多孔结构和开放结构的质料展现出了更好的循环性能,这种结构能有效的吸收体积改动,降低充电过程中的应力和Li分布不均匀的现象。
  该研究给了吾们很大的启示,一般吾们期望通过限制截至电压来提高质料的循环寿命,但是通过研究发现,即使在较低的截至电压下,质料内部仍然会发生局部的过充现象,易于 遭成质料的失效加速。易于 提高N公分质料的寿命的方法更好优质的是依赖与N公分质料本身微观结构的改善,在降低局部的不均匀的再是,提高截至电压,易于 达到在发挥质料较高的容量的底子上,改善质料的循环寿命。

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