یک باتری لیتیوم یون به امروز، در مدت زمان عمل و ارتقاء طور مداوم بهینه سازی ساختار مثبت باتری مواد الکترود منفی، انرژی خاص از باتری افزایش فعلی بسیار بزرگ در یک نیکل بالا سه تایی الکترود مثبت / سیلیکون الکترود منفی برکت کربن پایین تر از انرژی باتری لیتیوم یون است در مورد 300Wh / کیلوگرم، تحقق اولیه هدف 2020. با این حال 300Wh / کیلوگرم انرژی خاص تقریبا از حد از سیستم های موجود است، ما می توانیم همچنان به منظور افزایش انرژی خاصی از سیستم مواد جایگزین رسیده ، از توسعه فن آوری فعلی، الکترود مثبت انتخاب به احتمال زیاد مواد سرشار از لیتیوم، یک الکترود منفی جنبه عمدتا فلزی لی. ظرفیت خاص لیتیوم مواد غنی تا 250mAh / گرم یا بیشتر است، بسیار بالاتر از مواد سه گانه می تواند دستیابی به 400Wh / کیلوگرم انرژی از هدف، اما مواد غنی از لیتیم تحت افت ولتاژ ثابت در طی دوچرخه سواری پلت فرم کاهش، که نه تنها در انرژی کمتر از باتری در نتیجه، بلکه عملکرد طبیعی سیستم مدیریت باتری BMS را تحت تاثیر قرار.
در مطالعات قبلی به طور کلی اعتقاد پلت فرم ولتاژ غنی از لیتیم مواد کاهش پایین عمدتا به دلیل انتقال از مواد به ساختار لایه لایه از ساختار اسپینل، اما به تازگی بروکهاون آزمایشگاه ملی Enyuan هو (نویسنده اول) و Xiqian یو (نویسنده)، که که توسط تکنولوژی تشخیص پیشرفته برای کاهش عناصر فلزات واسطه از مواد غنی از لیتیم در ظرفیت گردش خون، به عنوان مثال، از عنصر اول شرکت شرکت 3+/4+تغییر به شرکت 2+/3+، عنصر Mn نیز به Mn تبدیل می شود 3+/ Mn 4+این به طور مستقیم به کاهش مداوم پایین پلت فرم لیتیوم مواد غنی ولتاژ تبدیل، در حالی که از دست دادن O در طی دوچرخه سواری می تواند نقص های ساختاری می شود، و یک سوراخ بسیار بزرگ در داخل کشور، از ذرات مواد سرشار از لیتیوم، که بیشتر از ولتاژ از مواد غنی از لیتیم را کاهش دهد تشکیل اینترنت. در آن اصلاح و پوشش سطح غنی لیتیوم، به طور موثر می تواند به کاهش انتشار O، مهار کاهش ولتاژ غنی چرخه قطره از مواد لیتیوم.
تست Enyuan هو با استفاده از یک غنی از لیتیم مواد معمولی لی 1.2نیکل 0.15شرکت 0.1Mn 0.55O2به عنوان هدف پژوهش، مواد حلقه و منحنی شارژ و دشارژ منحنی DQ / دی وی همانطور که در شکل پس از دوره های مختلف، از طراحی آن می توان به وضوح با افزایش تعداد چرخه، ولتاژ فلات لیتیوم مواد غنی نمایشگاه کاهش قابل توجهی دیده می شود روند پایین
به منظور تجزیه و تحلیل مکانیسم مواد غنی لیتیوم در چرخه افت کاهش ولتاژ، Enyuan هو ظرفیتی مواد سرشار از لیتیوم در اول، 25، 46، 83 چرخه تجزیه و تحلیل، مواد نیکل، کبالت، منگنز و O از ابزار XAS تغییر دولت (به عنوان زیر نشان داده شده)، می توان از نظر ظرفیت نیکل، کبالت، منگنز دیده سه نوع از عناصر فلزات واسطه افزایش می دهد و تعداد چرخه ارائه روند رو به پایین روشن است. تغییر اتم های O به طور عمده در رخ می دهد مناطق لبه جلو، می توان آن را از شکل با تعداد چرخه افزایش اشاره شد، لبه جلوی شدت پیک اتم های O نشان روند کاهش قابل توجهی نشان می دهد که پیوند بین مرحله گذار فلز عنصر پیشرو را می توان با عنصر کاهش O .
تجزیه و تحلیل XAS از داده نیمه کمی در بالا شرح، EnyuanHu به دست آمده 1، 2، 25، سهم از عناصر مختلف از مواد غنی به ظرفیت کلی مواد لیتیوم 46 و 83 چرخه، در ادامه از (همانطور که در شکل نشان داده شده) وقتی برای اولین بار چرخه نیکل O را ببینید و عرضه ظرفیت های عمده 128mAh / g و 94mAh / g است. با این حال، با ظرفیت گردش، Ni و O عناصر ارائه شده توسط کاهش سریع در 83 چرخه، عناصر ای ارائه ظرفیت تنها 50mAh / گرم، عنصر نیکل فراهم می کند ظرفیت کاهش یافته است به 66mAh / g است. به هر حال سهم از عناصر منگنز و شرکت اما با افزایش تعداد چرخه ظرفیت افزایش یافته است، به عنوان مثال، منگنز تخلیه اول، ظرفیت های ارائه شده توسط شرکت آنها 14mAh / g و 26mAh / گرم بود، اما به عنوان زمان به 83 چرخه، هر دو ظرفیت افزایش می یابد 66mAh / g و 53mAh / g است.
آن را از تجزیه و تحلیل بالا واضح است، مواد سرشار از لیتیوم در گردش منگنز و شرکت عناصر به کار برای افزایش ظرفیت و از دست دادن ظرفیت از عناصر نیکل از O را جبران کند، به طوری که ظرفیت کلی مواد سرشار از لیتیوم است تغییر زیادی نیست، اما قطعات از این ظرفیت دستخوش تغییرات عظیم، و واکنش اکسیداسیون کاهش نیکل از منگنز O فرمان، شرکت واکنش ردوکس به طور قابل توجهی تغییر ویژگی ولتاژ مواد سرشار از لیتیوم است. این را می توان از سطح فرمی از نقاشی توضیح داد، در آغاز در آن زمان، سطح فرویمی مواد غنی از لیتیوم تنها کمی بالاتر از نیکل است 2+/ نیکل 3+، اختلاف پتانسیل بین مواد و لیتیوم فلزی غنی لی نسبتا بالا است، اما با پیشرفت چرخه، سطح کاهش مواد O غنی از لیتیم و بارش رخ می دهد، در نتیجه باعث ظرفیت عنصر فلز واسطه کاهش می یابد، و سطح لایه عنصر نیکل اولا کاهش می یابد، لایه ای از ساختار نمکی سنگ غیر فعال روی سطح ماده ایجاد می شود که منجر به کاهش ظرفیت ارائه شده توسط نیکل می شود. همچنین اصل Mn و Co باعث می شود Mn به طور جداگانه رخ دهد. 3+/ Mn 4+ و شرکت 2+/ شرکت 3+بنابراین سطح فرمی به طور قابل توجهی افزایش می یابد و موجب کاهش ولتاژ مدار باز می شود.
ما بالاتر از سطح لیتیوم یون مواد باتری غنی لیتیوم ذکر به منظور تجزیه و تحلیل چرخه تغییر مواد سرشار از لیتیوم سطح ساختاری، Enyuan هو و با استفاده از جذب اشعه X نرم تجزیه و تحلیل، از O K-لبه در ادامه در حلقه بسیار ناپایدار است. دیده می شود، به شدت اوج طرف مقابل با ادامه کاهش در تعداد چرخه افزایش می دهد، علت این پدیده ممکن است دو، یک ساختار لایه سطحی از مواد سرشار از لیتیوم از واپاشی ساختار سنگ نمک لایه لایه به عنوان اولین دارند دو دلیل این است که رابط الکترود مواد با غلظت لیتیوم باعث تشکیل یک لایه حاوی لی به علت تجزیه الکترولیت می شود. 2CO 3، لی 2O، LiOH، RCO 2لی و R (OCO 2لی)2لایه Inert، C K-edge analysis همچنین Li را در لایه سطحی از الکترود مواد غنی از لیتیوم پیدا کرد 2CO 3محتوا به طور قابل توجهی در چرخه افزایش می یابد، که همچنین از تجزیه و تحلیل قبلی پشتیبانی می کند.
توسط تصویربرداری ADF-STEM Enyuan هو بعد از 15 سیکل پیدا شده است تعداد قابل توجهی از منافذ بزرگ در داخل کشور، از ذرات مواد سرشار از لیتیوم وجود دارد، و این منافذ بزرگ در مواد تازه وجود ندارد، با توجه به برآوردهای اشغال شده توسط روزنه 5.2 درصد حجمی، که بدان معنی است که دوره سرشار از مواد لیتیوم 15 ممکن است به 9٪ از دلایل O. از دست داده تا اعلام بیشتر روزنه بالا تشکیل با استفاده از STEM-EELS از ذرات مواد سرشار از لیتیوم به - آن 1.5 رسیده مشاهده، مشاهده را می توان در دیواره های سلولی منافذ باز به سطح ذرات از یک لایه ضخیم از یک ساختار نمک اسپینل / سنگ یافت، نشان می دهد که از دست دادن O و دیافراگم تشکیل شده در فرایند چرخهای نزدیک مرتبط است.
Enyuan هو کار نشان داد که دلیل اصلی چرخه افت ولتاژ کاهش لیتیوم ثروتمندان مواد ساختار لایه لایه به ساختار اسپینل و سنگ نمک، اما کاهش مداوم ظرفیت انتقال چرخه فلزی تبدیل نمی شود. همانطور که تعدادی از چرخه افزایش لیتیوم مواد غنی ادامه خواهد داد به از دست دادن O، و در نتیجه سطح عنصر نیکل است برای اولین بار کاهش می یابد به شکل یک ساختار سنگ نمک، از دست دادن فعالیت، همراه با ظرفیتی واکنش منگنز و دولت CO ادامه به کاهش، و در نتیجه کاهش مواد سرشار از لیتیوم ادامه ولتاژ پلت فرم. در پاسخ به این پدیده، نویسنده معتقد است که از دست دادن سطح و درمان اصلاح سطح می تواند O کاهش در طول چرخه را کاهش دهد و مانع از تجزیه پلت فرم ولتاژ مواد غنی از لیتیوم.
