आज के लिए एक लिथियम आयन बैटरी, कार्रवाई और उन्नयन की अवधि में लगातार सकारात्मक बैटरी नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की संरचना का अनुकूलन, बैटरी की विशिष्ट ऊर्जा एक उच्च निकल त्रिगुट सकारात्मक इलेक्ट्रोड / नकारात्मक इलेक्ट्रोड सिलिकॉन कार्बन आशीर्वाद में बहुत बड़ी वर्तमान वृद्धि लिथियम आयन बैटरी की ऊर्जा की तुलना में कम 300Wh / किग्रा, लक्ष्य की प्रारंभिक अहसास 2020 हालांकि 300Wh / किग्रा विशिष्ट ऊर्जा मौजूदा सिस्टम के लगभग सीमा नहीं है, हम प्रतिस्थापन सामग्री प्रणाली के विशिष्ट ऊर्जा को बढ़ाने के लिए जारी रख सकते हैं के बारे में पहुँच गया है , वर्तमान तकनीकी विकास से, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सबसे अधिक संभावना विकल्प है लिथियम युक्त सामग्री, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड मुख्य रूप से धातु पहलुओं ली। विशिष्ट क्षमता लिथियम अमीर सामग्री 250mAh / जी या अधिक करने के लिए, अब तक त्रिगुट सामग्री की तुलना में अधिक हो सकता है लक्ष्य की तुलना में 400Wh / किग्रा ऊर्जा है, लेकिन साइकिल चालन गिरावट मंच दौरान लगातार वोल्टेज ड्रॉप है, जो केवल बैटरी की तुलना में कम ऊर्जा का कारण नहीं बनेगा तहत लिथियम युक्त सामग्री को प्राप्त, लेकिन यह भी बैटरी प्रबंधन प्रणाली बीएमएस के सामान्य संचालन को प्रभावित।
पहले के अध्ययनों से आमतौर पर यह माना वोल्टेज मंच लिथियम युक्त पदार्थ को मुख्य रूप से spinel संरचना के स्तरित संरचना करने के लिए सामग्री से संक्रमण की वजह से गिरावट है, लेकिन हाल ही में Brookhaven राष्ट्रीय प्रयोगशाला Enyuan हू (प्रथम लेखक) और Xiqian यू (लेखक), जो उदाहरण के लिए, परिसंचरण संयोजक में लिथियम युक्त सामग्री के संक्रमण धातु तत्व को कम करने के लिए उन्नत पहचान तकनीक द्वारा पाया गया कि, पहला तत्व सह सह से 3+/4+सह में बदलें 2+/3+, एमएन तत्व भी एमएन में परिवर्तित किया जाता है 3+/ Mn 4+ये साइकिल चालन के दौरान के दौरान हे नुकसान संरचनात्मक दोष उत्पन्न कर सकते, लिथियम अमीर सामग्री वोल्टेज मंच नीचे जारी गिरावट में सीधे परिवर्तित, और एक बहुत बड़ी छेद लिथियम युक्त सामग्री के कणों के इंटीरियर, जो आगे लिथियम युक्त सामग्री की वोल्टेज कम हो जाएगा में बनाई है इंटरनेट। कि संशोधन और लिथियम युक्त सतह कोटिंग पर, प्रभावी रूप से हे की रिहाई को कम कर सकते बाधा लिथियम सामग्री की गिरावट अमीर वोल्टेज ड्रॉप चक्र।
परीक्षण में, एनयुआन हू ने एक विशिष्ट लिथियम समृद्ध सामग्री ली का उपयोग किया। 1.2नी 0.15सह 0.1Mn 0.55O2अनुसंधान वस्तु, पाश सामग्री और आरोप-निर्वहन घटता dQ / dV वक्र के रूप में छवि में दिखाया गया है अलग अलग समय के बाद, से ड्राइंग स्पष्ट रूप से चक्र की बढ़ती संख्या, वोल्टेज पठार लिथियम अमीर सामग्री प्रदर्शनी भारी गिरावट के साथ देखा जा सकता है नीचे प्रवृत्ति।
आदेश वोल्टेज गिरावट बूंद चक्र में लिथियम अमीर सामग्री की व्यवस्था का विश्लेषण करने के लिए, Enyuan हू पहले, 25, 46, 83 चक्रों में विश्लेषण किया मोनोवैलेन्ट लिथियम युक्त सामग्री, सामग्री नी, सह, MN और हे XAS उपकरणों के द्वारा राज्य के परिवर्तन (नीचे के रूप में दिखाया गया है), नी, सह, MN के अंजीर संयोजक से देखा जा सकता संक्रमण धातु तत्व बढ़ जाती है के तीन प्रकार के चक्र की संख्या स्पष्ट गिरावट का दौर प्रस्तुत करता है के रूप में। हे परमाणुओं को बदलने में मुख्य रूप से होता अगले सिरे क्षेत्रों, यह चक्र की संख्या बढ़ जाती साथ आंकड़े से उल्लेख किया जा सकता है, हे परमाणुओं की चोटी की तीव्रता के सामने बढ़त महत्वपूर्ण घटते रुझान का प्रदर्शन, यह दर्शाता है कि संक्रमण धातु तत्व अग्रदूत चरण के बीच बंधन तत्व के साथ कम किया जा सकता हे ।
ऊपर-वर्णित अर्द्ध मात्रात्मक डेटा की XAS विश्लेषण, EnyuanHu 2, 25 प्राप्त 1,, लिथियम सामग्री के समग्र क्षमता से छवि में 46 और 83 चक्र, (जैसा कि चित्र। ए में दिखाया गया है) करने के लिए अमीर सामग्री के विभिन्न तत्वों का योगदान जब आप पहली बार चक्र नी हे देख सकते हैं और प्रमुख क्षमता की आपूर्ति पर पहुंच गया 128mAh / g और 94mAh / जी। हालांकि, क्षमता प्रसारित साथ, 83 चक्र में तेजी से गिरावट द्वारा प्रदान की नी और हे तत्वों हे तत्वों प्रदान की क्षमता केवल 50mAh / जी, नी तत्व, क्षमता 66mAh / जी को गिरा दिया प्रदान करता है। हालांकि तत्वों Mn और सह लेकिन के योगदान चक्र की बढ़ती संख्या क्षमता बढ़ जाती है, जैसे Mn पहले मुक्ति, क्षमता सह द्वारा की पेशकश के साथ वे 14mAh / g और 26mAh / जी थे, लेकिन 83 चक्र के समय के रूप में, दोनों क्षमता 66mAh / g और 53mAh / जी वृद्धि हुई है।
यह उपरोक्त विश्लेषण से स्पष्ट है, परिसंचरण Mn और सह तत्वों में लिथियम युक्त सामग्री बढ़ी हुई क्षमता और ओ से तत्वों नी की क्षमता नुकसान के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, ताकि लिथियम युक्त सामग्री के समग्र क्षमता ज्यादा परिवर्तन नहीं है, लेकिन इन क्षमताओं के घटकों भारी परिवर्तन, और हे स्टीयरिंग Mn से नी के ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया, सह रेडोक्स प्रतिक्रिया काफी लिथियम युक्त सामग्री का वोल्टेज विशेषताओं को बदलने आया है। इस शुरुआत में, ड्राइंग के फर्मी स्तर से समझाया जा सकता है उस समय, लिथियम समृद्ध सामग्री का फर्मि स्तर नी से थोड़ा अधिक है 2+/ नी 3+, सामग्री और धातु लिथियम अमीर ली के बीच विभवान्तर अपेक्षाकृत अधिक है, लेकिन चक्र की प्रगति के साथ, लिथियम अमीर सामग्री हे कमी की सतह और वर्षा होती है, इस प्रकार के कारण संक्रमण धातु तत्व के संयोजक कम हो जाता है, और सतह परत नी तत्व पहले कम हो जाता है, सामग्री की सतह परत पर गठित नमक संरचना गतिविधि रॉक नहीं है, कम नी तत्व जिसका परिणाम प्रदान करता है क्षमता। Mn और सह और यह भी सिद्धांत है कि दोनों तत्वों Mn के साथ हो 3+/ Mn 4+ और सह 2+/ सह 3+इस प्रकार, फर्मि स्तर में काफी वृद्धि हुई है, जिसके परिणामस्वरूप ओपन सर्किट वोल्टेज में कमी आई है।
हम लिथियम युक्त लिथियम आयन बैटरी सामग्री की सतह से ऊपर उल्लेख किया है क्रम संरचनात्मक परिवर्तन सामग्री चक्र लिथियम युक्त सतह, Enyuan हू विश्लेषण करने के लिए और नरम एक्स-रे अवशोषण विश्लेषण करती है, छवि में हे कश्मीर किनारे से उपयोग करने में पाश में बहुत अस्थिर है। देखा जा सकता है, चक्र की संख्या बढ़ जाती में जारी गिरावट के साथ सामने की ओर की चोटी की तीव्रता, इस घटना के कारण दो, एक सतह परत के पहले के रूप में स्तरित सेंधा नमक संरचना के क्षय से लिथियम युक्त सामग्री की संरचना हो सकता है दो कारण यह हैं कि लिथियम युक्त समृद्ध सामग्री इलेक्ट्रोड इंटरफ़ेस इलेक्ट्रोलाइट अपघटन के कारण ली युक्त एक परत बनाता है। 2सीओ 3, ली 2हे, लिओएच, आरसीओ 2ली और आर (ओसीओ 2ली)2निष्क्रिय परत, सी के-एज विश्लेषण ने भी लिथियम समृद्ध सामग्री इलेक्ट्रोड की सतह परत में ली पाया 2सीओ 3चक्र में सामग्री में काफी वृद्धि हुई है, जो पिछले विश्लेषण का भी समर्थन करता है।
एडीएफ-स्टेम इमेजिंग Enyuan हू 15 चक्र के बाद पाया तक, लिथियम युक्त सामग्री के कणों के भीतरी इलाकों में बड़े pores की काफी संख्या है, और ताजा सामग्री में इन बड़े pores macropores के कब्जे में अनुमानों के अनुसार, मौजूद नहीं है मात्रा के आधार पर 5.2%, जिसका अर्थ है कि लिथियम सामग्री 15 से समृद्ध अवधि कारणों ओ के 9% अप करने के लिए खो दिया जा सकता आगे लिथियम युक्त सामग्री के कणों की स्टेम-ईल का उपयोग करने के गठन से ऊपर macropores पुष्टि करने के लिए - यह 1.5 पर पहुंच गया अवलोकन, निरीक्षण pores एक spinel / सेंधा नमक संरचना की एक मोटी परत के कण सतह के लिए खुला की सेल दीवारों में पाया जा सकता, सुझाव है कि हे और चक्रीय प्रक्रिया में गठन किया गया छिद्र के नुकसान बारीकी से जुड़े हुए हैं।
Enyuan हू काम से पता चला है कि चक्र वोल्टेज ड्रॉप गिरावट लिथियम अमीर स्तरित संरचना सामग्री spinel संरचना और सेंधा नमक, लेकिन चक्र संक्रमण धातु संयोजकता में निरंतर कमी करने के लिए परिवर्तित नहीं कर रहा है के लिए मुख्य कारण। चक्रों की संख्या के रूप में बढ़ती लिथियम अमीर सामग्री पहले एक सेंधा नमक संरचना, गतिविधि की हानि, Mn की प्रतिक्रिया संयोजक और सह राज्य के साथ के रूप में कम हो जाता है नी तत्व सतह में जिसके परिणामस्वरूप, हे कम करने के लिए जारी रहेगा गिरावट जारी, एक निरंतर कमी लिथियम युक्त सामग्री में जिसके परिणामस्वरूप मंच voltages। इस घटना के जवाब में हे चक्र के नुकसान को कम करने के लिए सतह कोटिंग्स और सतह संशोधन उपचार विधियों के बारे में सोचा जा सकता है, लिथियम अमीर इंटरनेट वोल्टेज ड्रॉप सामग्री गिरावट को दबाने।
