Como las células de iones de litio, la capacidad específica de las necesidades de materiales de ánodo se han vuelto más sofisticados que la mejora continua de energía, la capacidad de los materiales convencionales LiCoO2 sólo alrededor 140mAh / g, no puede cumplir la nueva generación de altas necesidades específicas de la batería de energía, y precio loco de cobalto son cada vez más la última gota que colma el LCO. Así que las personas están recurriendo a la mayor capacidad, el precio es NCM materiales más ventajosas, en comparación con el material LCO, material de NCM ha mejorado enormemente (NCM622 material de capacidad específica capacidad hasta 170-180mAh / g), y porque el uso de Co reducido en gran medida, por lo que el precio que el material LCO NCM también tiene ventajas evidentes, de modo que éstas se convierten en la nueva estrella de baterías de iones de litio NCM, pero el material es todavía NCM Existe un problema serio: bajo rendimiento del ciclo de alta temperatura, la degradación de la capacidad del material NCM se acelera enormemente a altas temperaturas, lo que afecta gravemente la vida útil de las baterías de iones de litio.
Recientemente la Universidad de Fudan SiyangLiu en Shanghai, quien realizó una investigación a fondo en el mecanismo del ciclo de alta temperatura a 55 ℃ para el material NCM622. Los estudios han demostrado que el material NCM622 que catión metálico grave fenómeno barajar saldrá a la superficie se produce durante la alta temperatura y el ciclo de alta tensión, cargar resultados de cambio en un aumento significativo de la impedancia. además de alta temperatura y el ciclismo de alta tensión LiPF6 también exacerbar la descomposición en la superficie del electrodo, y el contenido NIF2 LiF aumentó, lo que resulta en aumento de la resistencia de interfaz de electrodo / electrolito.
En primer lugar Siyang Liu se sintetizaron por el material de fase sólida NCM622, espectro XRD muestra la síntesis de un material que tiene un buen desarrollo NCM622 a-NaFeO2 estructura en capas. A es un material sintético Siyang Liu figura NCM622 inferior diferente de la tensión de corte de primera carga en el caso de La curva de descarga, como se puede ver en la figura, a medida que la tensión de corte aumenta gradualmente a 4.3V, 4.5V y 4.7V, la capacidad del material alcanza 176, 201.3 y 218.1mAh / g, respectivamente, aunque un voltaje de corte más alto puede traer más una alta capacidad, pero dará lugar a la velocidad de rendimiento ciclo de materiales NCM622 disminuye desde el panel b puede verse cuando la tensión de corte de 4,3 V, respectivamente, cuando el 4.5V y 4.7V, NCM622 material de retención de la capacidad de 50 ciclos a 55 ℃ Las tasas fueron 96.3%, 90.7% y 78.9%, respectivamente. Se puede observar que la tensión de corte tiene una influencia importante en el rendimiento del ciclo de los materiales NCM622.
Estudio declinar abajo mecanismo NCM622 material de voltaje de corte diferente encontró que el voltaje de corte más alto puede aumentar significativamente el material NCM622 resistencia de interfaz. Voltaje de corte diferente a continuación muestra los resultados del análisis y el material de EIS NCM622 después de diferentes ciclos, se puede ver Todas las curvas se componen de dos arcos y una sección recta, lo que indica la presencia de la superficie del material dos interfaces: la descomposición del electrolito en la capa superficial de material forma una interfase película NCM622 Siyang Liu c utilizando el circuito equivalente de la figura. los resultados se ajustaron a la EIS, Siyang Liu que Rs1 impedancia interfaz de película, la impedancia Rct de un intercambio de carga. cuando la tensión de corte eran 4.3V, 4.5V Rs1 el material, y 4.7V, respectivamente 17, 20 y 21.6W, Después de 25 ciclos, Rs1 aumentó a 18,7, 23,4 y 28,2 W, respectivamente, lo que indica que un voltaje de corte más alto provocará el crecimiento y la reconstrucción de la película de interfaz del material NCM622, aumentando así la resistencia de la interfaz.
ciclo de intercambio de carga cambio más significativo en la impedancia Rct, se puede ver en la Fig. 25 ciclos de 4,3 material de V Rct NCM622 sólo se produce un ligero aumento de la tensión de corte, pero cuando la tensión de corte de 4,5 V y 25 ciclos post-4.7V material de Rct se aumentó 2 veces y 8 veces. esto puede ser debido a que el voltaje más alto da como resultado NCM622 fuera prolapso más material Li, lo que resulta en un aumento del material y el material de Li / Ni barajar transición de fase irreversible, Causa que la impedancia de intercambio de carga del material aumente.
análisis EIS muestra material de impedancia de interfaz aumenta existe una estrecha relación con la capacidad de la disminución de material hacia abajo, pero el mecanismo de acción de la que aún no sabemos. La siguiente figura muestra imágenes de SEM de electrodo tras el ciclismo bajo electrodo nuevo y diferente tensión, podemos ver después de un número de ciclos hasta la fractura de la superficie del electrodo hay un aumento claro, sobre todo a un voltaje más alto de corte de la superficie de fractura del electrodo después del ciclo se hace más grave. estas grietas pueden conducir a la porción de superficie del electrodo del material activo y la pérdida de al foil , La conexión de la red conductora, que causa la pérdida de material activo, lo que resulta en una disminución de la capacidad.
Creemos que las principales reacciones secundarias ocurren típicamente en la interfase electrodo / electrolito, y por lo tanto la interfaz de electrodo / electrolito es más propenso a la erosión, por lo Siyang Liu NCM622 se ensayaron para el material de la piel después del ciclo a diferentes voltajes por HRTEM. Por alta resolución observamos que la imagen TEM de la nueva estructura de cristal NCM622 bien desarrollado, después de 50 ciclos a una tensión de corte de 4,3 V, cuerpo material NCM622 permaneció buen desarrollo de la estructura en capas, pero en la superficie del material se puede observar región parcial iones de metales de transición aparece barajado fenómeno. cuando la tensión de corte se aumenta a 4,5 V, 4,7 V después de la estructura cristalina del material se vuelve más grave disminución hacia abajo, se puede ver en la figura demasiado a una tensión de corte alta conduce a Li desorción cationes de metal en la capa de Li, que bloquea la trayectoria de difusión de Li, un Li-reductores puntos activos, lo que resulta en un aumento de intercambio de carga interfacial y la capacidad reversible declinar abajo impedancia, que es coherente con los resultados previos de EIS.
Mientras tanto Zhidezhuyi está en un voltaje de corte más alta, la superficie del material se puede observar después de algún ciclo de agujeros, sobre todo porque el material a la tensión de corte superior en la liberación de O un metal de transición y se disolvieron.
Mecanismo para aumentar la impedancia interfacial electrodo / electrolito para RS1, Siyang Liu NCM622 superficie del material por XPS analizadas, se ha encontrado un aumento significativo en la circulación de electrolito después de los productos de descomposición, especialmente tensión de corte LiF cicla a 4.3V contenido LiF después de la superficie del electrodo es de 8,9%, pero cuando el voltaje de corte se aumenta a 4,5 V y el contenido de nuevo superficie del electrodo 4.7V LiF se aumenta a 14,9% y 17%, mientras que también hemos encontrado por superficie del electrodo análisis XPS después del ciclo de NIF2 aumento significativo en el contenido, lo que indica que la solución electrolítica durante la descomposición NCM622 superficie del material está acompañada por la disolución de un elemento de metal de transición, Siyang Liu que esto es principalmente porque HF LiPF6 descomposición de la corrosión de material NCM622, resultando en un elemento metálico de transición Disuelto
trabajo Siyang Liu mostró material de NCM622 a alta temperatura y alta de ciclismo de voltaje provoca un aumento en el elemento de metal de transición en el material de la superficie del electrodo y Li barajado, causando la descomposición de la estructura cristalina del material de la superficie NCM622 resulta en aumento de impedancias de cambio de carga y capacidad reversible es bajada en temperatura alta y el ciclismo de alta tensión dará lugar a la descomposición de LiPF6 en la superficie electrolítica, provoca un aumento de la superficie de LiF y NIF2 NCM622 contenido de material, lo que resulta en un aumento NCM622 electrodo de material / electrolito impedancia interfacial.
