Hochnickelhaltiges NCA-Material stellt in den letzten Jahren ein neu aufkommendes Kathodenmaterial mit hoher Kapazität dar. Mit seinen hohen Kapazitätseigenschaften hat es im Bereich hochspezifischer Lithium-Ionen-Batterien Fuß gefasst und konkurriert derzeit nur mit hochnickeligem NCM811-Material. Bei der Konstruktion von Zellen mit hoher spezifischer Energie sind wir sehr besorgt darüber, wie man sicherstellen kann, dass die Batterie als Energie den Bedarf deckt, aber auch um sicherzustellen, dass die Batterie eine gute Zyklusleistung hat, das hängt von unserem Lithium-Ionen-Batterie-Designer ab Batterie-Formulierung und System-Matching, um die akribische Arbeit zu erledigen, noch wichtiger, müssen wir entsprechende Anpassungen aus Sicht der Materialstruktur vornehmen, um das Material im langfristigen Zyklus der strukturellen Stabilität zu verbessern. Dies erfordert uns, in der Hoch-Nickel-NCA zu verwenden Und über den NCM-Materialabschwächungsmechanismus haben wir viele Berichte über den Mechanismus des Zerfalls von NCA-Materialien mit hohem Nickelgehalt erstellt, beispielsweise über die Forschungen der Universität Nagoya in Japan Die Ergebnisse ("Nagoya University: Hochtemperatur Nickel NCA Hochtemperatur-Zerfall Mechanismus") und die Vereinigten Staaten von New York State University Research in ("Jüngste Fortschritte im Zerfall der Anti-Kernschalenstruktur - der Zerfallmechanismus von NCA-Materialien mit hohem Nickelgehalt"), die aktuelle Forschung zeigt grundsätzlich, dass das NCA-Material mit hohem Nickelgehalt nach dem Entfernen von Li im Recyclingprozess strukturelle Instabilität verursachen kann. Der Verlust von O führte dazu, dass der Übergangsmetallübergang in der Materialstruktur stattfand, wodurch die Materialstruktur von der Schichtstruktur zur Spinellstruktur und schließlich in die Steinsalzstruktur umgewandelt wurde. Wir stellen Ihnen heute die deutsche KIT-Forschung vor Die Forschungsergebnisse von Karin Kleiner et al.
Karin Kleiner Experiment unter Verwendung von 7 Ah zylindrischen Batterie, wird die Batterie in zwei Gruppen eingeteilt, wobei die Anzahl von Zyklen bei einer Vergrößerung von 8C (55a) von 34 Wochen (50 ℃, 40-80% SoC), eine weitere Gruppe von Zellen zu derselben unterzogen Lagerzeit, und dann wird die zwei Gruppen von Batterien wurden zerlegt und analysiert, wobei das Material von der Batterie, nachdem der Zyklus erschöpften LNCAO bezeichnet, von dem Speicher unberührten LNCAO das Material bezeichnet werden, die folgende Tabelle zeigt die grundlegenden physikalischen Eigenschaften der beiden Materialien Indikatoren können aus den Daten in der Tabelle, im Vergleich zu der Batterie, die Batteriekapazität nach der Zyklus-Lebensdauer reduziert auf etwa 26% ± 9% gesehen werden.
Um die Gründe LNCAO wesentliche Verschlechterung während des Radfahrens Abfall verursacht, Karin Kleiner Strukturanalyse zu untersuchen, wurde durchgeführt, wird gefunden LNCAO Es gibt drei Phasen während Ladung und Entladung, von denen eine im wesentlichen in Phase LNCAO RH1, ein für das Li + einzubetten mehr, einen höheren Grad der Verringerung der Phasen Rh2, Li +, und ein Einbau weniger, einen höheren Grades der Oxidationsphase RH3.
Untersuchung dieser in unberührtem LNCAO Material gefunden drei Phasen ohne rezykliert zu werden, die zusätzlich zu der Grundphase RH1, RH2 Hauptphase (Lade) und zwischen 3.6-3.8V 3.8-3.1V Anwesenheit ( Discharge), wie unten gezeigt, A, war aber nicht in der ursprünglichen LNCAO RH3 Phasenmaterial beobachtet.
Ermüdungs LNCAO Material nach dem Zyklus, beobachteten wir das Vorhandensein von 3,6V bis 4,1V sind RH2 Phase und bei 4,1 V, RH2 die Phase für etwa 27% Buchhaltungs- und 26 LNCA Kapazitätsverlust im Kreislauf %, konsistentere, während rh3 Phase bei niedrigeren Potentialen in dem Entladungsprozess beobachtet wird, aber bevor die Entladungsspannungsabschaltung verschwunden zu erreichen. wir können leicht finden, rh2 Phase und LNCAO Material während des Zyklus Kapazitätsrückgang hat unten eine enge Beziehung.
Das Bild unten zeigt ein kleines Fragment in der Kristallstruktur von LNCAO-Material, das von Ni-Atomen umgeben ist.Der Autor hat drei Kreise, 1, 2 und 3, gezeichnet, entsprechend den Ergebnissen der Raman-Spektroskopie, O, der zweite besteht aus Ni, Co und Al, und der dritte besteht aus Li. Jetzt können wir den Abstand zwischen den drei Kreisen und dem Mittelpunkt des Kreises berechnen, indem wir das Ni-Element in der Mitte der drei Kreise als Mittelpunkt nehmen. O-Abstand, Ni-Metall-Abstand und Ni-Li-Abstand).
Ni-Metall und Ni-O Entfernung von Ermüdungs LNCAO Bild zeigt das Material nach dem Zyklus ohne unberührten LNCAO und zyklische Variation bei verschiedenen Spannungen (jeweils EXFAS Pulverbeugungsverfahren und erhalten wird, gibt es eine gewisse Differenz zwischen den beiden Verfahren, aber der letzte Trend ist die gleiche) aus der Kurve, unberührte LNCAO Änderung 0.4A ist etwa während der Entladung des Ni-Metallhydrid-Wertes zu sehen sind, aber nach einer Änderung des Werts von Ni-Metallermüdung LNCAO Material erst nach cycling 0.3A Der Unterschied zwischen den Ni-Metall-Werten der beiden Materialien bei höheren Potentialen ist größer, was anzeigt, dass das LNCAO-Material nach dem Laden nicht vollständig delithiiert werden kann, was erklärt, warum die rh2-Phase existiert.
In Karin Kleiner's Studie wissen wir, dass neben der rh1-Hauptphase im LNCAO-Material noch zwei weitere Phasen rh2 und rh3 vorhanden sind. Die Kristallstruktur der beiden Phasen änderte sich während des Ladens und Entladens nicht sehr stark, was darauf hindeutet, dass sie sich nicht ändern Der Mangel an elektrochemischer Aktivität, insbesondere im vollständig geladenen Zustand des LNCAO-Material-rh2-Phasenverhältnisses von 27%, welches LHCAO-Material selbst ist, ist etwa 26% der Kapazitätsabnahme sehr nahe, was auf rh2-Phase und LNCAO-Material hinweist Es gibt eine enge Beziehung zwischen den beiden Arten der inaktiven Phase (rh2 und rh3) Bildung Mechanismus, zur Zeit zwei Theorien, eine Theorie "isolierte Teilchen", diese Theorie, die in den LNCAO Teilchen, Teil von Von den kleinen Teilchen verlieren die Verbindung mit dem Wirt, was dazu führt, dass dieser Teil der Teilchen nicht an der Lade-Entlade-Reaktion teilnehmen kann, was dazu führt, dass das Material in der neuen Phase erscheint. Eine andere Theorie, dass die beiden inaktiven Phase Dies hängt hauptsächlich mit der Diffusion von Li + zusammen, zum Beispiel wird die Li 2+ -Phase aufgrund der Li + -Diffusion im Inneren des Teilchens nicht ausreichend entfernt, jedoch tritt eine übermäßige Entfernung von Li + auf der Oberfläche der Teilchen auf .
Insgesamt argumentiert Xiao Bian, dass die zweite Theorie genauer ist. Um das Auftreten der rh2-Phase zu reduzieren, müssen wir die LNCAO-Teilchen schrumpfen und die Entfernung reduzieren, die Li + diffundiert, aber dies wirft ein anderes Problem auf - eine zu große spezifische Oberfläche Daraus resultieren erhöhte Nebenwirkungen, die eine Abwägung erfordern, um eine geeignete Partikelgröße zur Verbesserung der LNCAO-Materialleistung zu finden.
