بطارية ليثيوم أيون إلى اليوم، في مدة العمل والارتقاء تحسين باستمرار هيكل البطارية الإيجابية مادة القطب السالب، والطاقة المحددة للبطارية لديهم زيادة تيار كبير جدا في نسبة عالية من النيكل ثلاثية القطب الموجب / سلبي السيليكون الكهربائي نعمة الكربون وقد بلغ أقل من الطاقة من بطارية ليثيوم أيون عن 300Wh / كغ، وتحقيق الأولي للهدف العام 2020. ومع ذلك 300Wh / كجم طاقة محددة هي تقريبا الحد من النظم القائمة، ونحن يمكن أن تستمر في تعزيز الطاقة المحددة للنظام استبدال المواد من التطور التكنولوجي الحالية، القطب الموجب هو الخيار الأكثر احتمالا هو مادة ليثيوم الغنية، وهو القطب السالب الجوانب أساسا معدنية لي. الليثيوم سعة محددة المواد الغنية ما يصل الى 250mAh / ز أو أكثر، وهي نسبة أعلى بكثير من المواد الثلاثي يمكن أن يكون تحقيق 400Wh / كغ الطاقة من الهدف، ولكن المواد ليثيوم غنية تحت انخفاض الجهد المستمر خلال ركوب الدراجات منصة الهبوط، والتي لن يؤدي إلا إلى طاقة أقل من البطاريات، ولكن يؤثر أيضا على سير العمل العادي للنظام إدارة بطارية BMS.
في دراسات سابقة يعتقد عموما منصة الجهد ليثيوم غنية المواد الانخفاض أسفل وذلك أساسا بسبب الانتقال من مادة لبنية الطبقات من هيكل الإسبنيل، لكن في الآونة الأخيرة بروكهافن المختبر الوطني Enyuan هو جين تاو (المؤلف الأول) وشى تشيان يو (مؤلف المقابلة) وآخرون وجدوا من خلال تقنيات الكشف المتقدمة أن حالة تكافؤ العناصر المعدنية الانتقالية في المواد الغنية بالليثيوم المتداولة تستمر في الانخفاض ، مثل عنصر Co من الشركة الأصلية. 3+/4+التغيير إلى Co 2+/3+، يتم تحويل عنصر Mn أيضا إلى Mn 3+/ المنغنيز 4+هذه تحويلها مباشرة إلى الانخفاض المستمر أسفل منصة الليثيوم غنية المواد الجهد، في حين أن فقدان O أثناء ركوب الدراجات يمكن أن يسبب عيوب هيكلية، ويتم تشكيل حفرة كبيرة جدا في المناطق الداخلية من جزيئات مادة ليثيوم الغني، الذي يؤدي إلى تقليل الجهد للمادة ليثيوم الغني النظام الأساسي: يعتقد المؤلف أن طلاء سطح غنية بالليثيوم والتعديل يمكن أن تقلل بشكل فعال من إطلاق O ، وبالتالي تثبيط تحلل الجهد خلال تداول المواد الغنية بالليثيوم.
في الاختبار ، استخدم Enyuan Hu مادة ليثيوم غنية بالليثيوم نموذجية. 1.2ني 0.15شركة 0.1مليون 0.55O2ككائن البحوث، والمواد الحلقة ومنحنيات المسؤول عن تصريف DQ / DV منحنى كما هو مبين في الشكل بعد فترات مختلفة، من الرسم يمكن أن ينظر إليه بشكل واضح مع عدد متزايد من الدورات، والجهد هضبة الليثيوم المواد الغنية المعرض انخفاض كبير الاتجاه الهابط.
من أجل تحليل آلية من المواد الغنية الليثيوم في دورة الهبوط انخفاض الجهد وتحليلها Enyuan هو أحادي التكافؤ مادة ليثيوم غنية في الأولى، 25، 46، 83 دورات، المواد ني، المشارك، المنغنيز وO بواسطة أدوات XAS تغيير الدولة (كما هو موضح أدناه)، ويمكن أن ينظر إليه من FIG التكافؤ ني، المشارك، المنغنيز ثلاثة أنواع من الزيادات العناصر الانتقالية المعدنية حيث بلغ عدد الدورات يعرض الاتجاه النزولي واضح. تغيير O ذرات يحدث بشكل رئيسي في المناطق الحافة الأمامية، ويمكن أن يلاحظ من الشكل مع تزايد عدد الدورات، والحافة الأمامية من ذروة كثافة O ذرات يحمل اتجاهات تناقص كبيرة، مشيرا إلى أن العلاقة بين المرحلة الانتقالية المعدنية عنصر السلائف يمكن تخفيض مع العنصر O .
تحليل XAS البيانات شبه الكمية المذكورة أعلاه، وحصل EnyuanHu 1، 2، 25، مساهمة من عناصر مختلفة من المواد الغنية إلى القدرة الكلية للمادة الليثيوم (كما هو موضح في الشكل. أ) 46 و 83 دورات، في FIG من عندما تشاهد لأول مرة دورة ني O وتوفير قدرات كبيرة وصلت 128mAh / ز و94mAh / ز. ومع ذلك، مع القدرة على تعميم عناصر النيكل وO المقدمة من الانخفاض السريع في دورات 83، عناصر O قدمت القدرة هو فقط 50mAh / ز، يوفر عنصر النيكل انخفضت القدرة على 66mAh / ز. ومع ذلك، فإن مساهمة عناصر المنجنيز والتعاون ولكن مع تزايد عدد دورات يتم زيادة القدرات، مثل المنغنيز تصريف الأول، والقدرة التي توفرها شركة كانوا 14mAh / ز و26mAh / ز، ولكن لأن الوقت إلى 83 دورات، كل من القدرات وزيادة 66mAh / ز و53mAh / ز.
ومن الواضح من التحليل الوارد أعلاه، والمواد ليثيوم غنية تداول المنجنيز والتعاون العناصر للتعويض عن زيادة القدرة وفقدان قدرة العناصر ني من O، بحيث القدرة الكلية للمادة ليثيوم الغني هو لم يتغير كثيرا، ولكن مكونات هذه القدرات شهدت تغيرات هائلة، ورد فعل الأكسدة والاختزال ني من O القيادة المنغنيز، شركة الأكسدة رد فعل إحداث تغيير كبير في خصائص الجهد للمادة ليثيوم غنية. وهذا يمكن أن يفسر من مستوى فيرمي الرسم، في بداية في ذلك الوقت ، فإن مستوى Fermi من المواد الغنية بالليثيوم أعلى بقليل من Ni 2+/ ني 3+، وفرق الجهد بين المادة ومعدن الليثيوم غني لي مرتفع نسبيا، ولكن مع تقدم الدورة، سطح تخفيض المواد O-الليثيوم الغنية وهطول الأمطار يحدث، مما تسبب يتم تقليل التكافؤ العنصر الانتقال المعادن، والطبقة السطحية عنصر ني يتم تقليل أولا، تشكلت على الطبقة السطحية للمواد ليست صخرة النشاط هيكل الملح، مما أدى إلى انخفاض عنصر النيكل توفر القدرات. المنغنيز والتعاون وكذلك مبدأ أن كلا من العناصر تحدث مع المنغنيز 3+/ المنغنيز 4+ وشركاه 2+/ شركة 3+وبالتالي ، فإن مستوى Fermi يزداد بشكل كبير ، مما يؤدي إلى انخفاض في جهد الدائرة المفتوحة.
ذكرنا فوق سطح يثيوم أيون المواد بطارية ليثيوم غنية غير مستقر للغاية في الحلقة من أجل تحليل هيكلي دورة تغيير جوهري ليثيوم غنية السطح، Enyuan هو جين تاو واستخدام امتصاص أشعة X لينة يحلل، من O K-الحافة في FIG. يمكن أن ينظر إليه، وذروة كثافة الجانب الأمامي مع انخفاض المستمر في عدد من الزيادات دورات، وسبب هذه الظاهرة قد يكون اثنين، بنية الطبقة السطحية للمادة ليثيوم غنية من اضمحلال هيكل الملح الصخري الطبقات كأول والسببان هما أن واجهة القطب المادية الغنية بالليثيوم تشكل طبقة تحتوي على Li بسبب تحلل الإلكتروليت. 2CO 3لى 2O ، LiOH ، RCO 2Li and R (OCO 2لي)2طبقة خاملة ، وجد التحليل C K-edge أيضا لى في الطبقة السطحية من قطب مادة الليثيوم الغنية 2CO 3يزداد المحتوى بشكل كبير في الدورة ، والذي يدعم أيضًا التحليل السابق.
التي وجدت ADF-STEM التصوير Enyuan هو جين تاو بعد 15 دورات، كان هناك عدد كبير من المسام الكبيرة في المناطق الداخلية من جزيئات مادة ليثيوم الغنية، وهذه المسام الكبيرة في المواد الطازجة غير موجود، وفقا لتقديرات تحفر المحتلة وصلت إلى 1،5-5،2٪ من حيث الحجم، وهو ما يعني أن الفترة الغنية في المواد الليثيوم 15 قد تفقد ما يصل إلى 9٪ من أسباب O. لزيادة تأكيد تحفر أعلاه شكلت باستخدام STEM-EELS من جزيئات من مادة ليثيوم الغني ليكون المراقبة والملاحظة يمكن العثور عليها في جدران الخلايا من المسام مفتوحة على سطح الجسيمات من طبقة سميكة من الملح هيكل الإسبنيل / الصخور، مما يشير إلى أن فقدان O وفتحات تشكلت في عملية دورية ترتبط ارتباطا وثيقا.
أظهر العمل Enyuan هو أن السبب الرئيسي لدورة لا يتم تحويل الجهد قطرة انخفاض الليثيوم الغنية مادة بنية الطبقات لبنية الإسبنيل والملح الصخري، ولكن تراجعا مستمرا في تكافؤ الانتقال دورة المعادن. ولما كان عدد من الدورات بشكل متزايد ، ستظل المادة الغنية بالليثيوم تفقد O ، مما يؤدي إلى تقليل عنصر Ni في السطح لأول مرة لتشكيل بنية ملح صخري ، وخسارة النشاط ، وتناقص تكافؤ Mn and Co باستمرار ، مما يؤدي إلى الانخفاض المستمر لمنصة الجهد من المواد الغنية بالليثيوم. ردا على هذه الظاهرة يمكن اعتبار الطلاء السطحية وطرق العلاج التعديل للحد من الخسائر في دورة O، الانترنت الليثيوم الغنية قمع الجهد قطرة المواد الانخفاض.
