แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในวันนี้ในช่วงระยะเวลาของการดำเนินการและการอัพเกรดอย่างต่อเนื่องเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างของแบตเตอรี่บวกวัสดุขั้วลบที่เฉพาะพลังงานของแบตเตอรี่มีเพิ่มขึ้นในปัจจุบันมีขนาดใหญ่มากในสูงนิกเกิล ternary ขั้วบวก / เชิงลบขั้วไฟฟ้าซิลิกอนพรคาร์บอน ต่ำกว่าการใช้พลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีถึงประมาณ 300Wh / กก. ที่ก่อให้เกิดการเริ่มต้นของเป้าหมายในปี 2020 อย่างไรก็ตาม 300Wh / กกเฉพาะพลังงานเกือบจะเป็นขีด จำกัด ของระบบที่มีอยู่เราสามารถดำเนินการต่อเพื่อเพิ่มพลังงานที่เฉพาะเจาะจงของระบบวัสดุทดแทน จากการพัฒนาเทคโนโลยีในปัจจุบันการขั้วบวกเป็นทางเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือวัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยขั้วลบด้านโลหะส่วนใหญ่หลี่. จุลิเธียมเฉพาะวัสดุที่อุดมไปด้วยถึง 250mAh / g หรือมากกว่าสูงกว่าวัสดุ ternary สามารถ บรรลุกก. พลังงาน 400Wh / กว่าเป้าหมาย แต่วัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยภายใต้แรงดันไฟฟ้าตกอย่างต่อเนื่องในช่วงแพลตฟอร์มการขี่จักรยานลดลงซึ่งไม่เพียง แต่จะส่งผลในการใช้พลังงานต่ำกว่าแบตเตอรี่ แต่ยังส่งผลกระทบต่อการดำเนินงานปกติของระบบการจัดการแบตเตอรี่ BMS
ในการศึกษาก่อนหน้านี้เชื่อกันโดยทั่วไปแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าลิเธียมที่อุดมไปด้วยการลดลงของวัสดุลงส่วนใหญ่เป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงจากวัสดุโครงสร้างชั้นของโครงสร้างนิล แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ Brookhaven National Laboratory Enyuan Hu (ผู้แต่งแรก) และ Xiqian Yu (ผู้แต่ง) ที่พบว่าเทคโนโลยีการตรวจสอบขั้นสูงสำหรับการลดองค์ประกอบโลหะการเปลี่ยนแปลงของวัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยความจุในการไหลเวียน, ตัวอย่างเช่นจากองค์ประกอบแรก Co Co 3+/4+เข้าไปร่วม 2+/3+องค์ประกอบ Mn ยังจะถูกแปลงเป็น Mn 3+/ Mn 4+เหล่านี้แปลงโดยตรงในการลดลงอย่างต่อเนื่องลงแพลตฟอร์มลิเธียมที่อุดมไปด้วยวัสดุที่แรงดันไฟฟ้าในขณะที่ O การสูญเสียในระหว่างการขี่จักรยานสามารถทำให้เกิดข้อบกพร่องโครงสร้างและหลุมขนาดใหญ่มากจะเกิดขึ้นในการตกแต่งภายในของลิเธียมที่อุดมไปด้วยอนุภาควัสดุซึ่งต่อไปจะลดแรงดันไฟฟ้าของวัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยที่ อินเทอร์เน็ต. ในการปรับเปลี่ยนที่และเคลือบผิวลิเธียมที่อุดมไปด้วยประสิทธิภาพสามารถลดการปล่อยของ O ที่ยับยั้งวงจรการลดลงที่อุดมไปด้วยแรงดันของวัสดุลิเธียม
ทดสอบ Enyuan Hu ใช้วัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยโดยทั่วไปหลี่ 1.2Ni 0.15ร่วม 0.1Mn 0.55O2ในฐานะที่เป็นวัตถุวิจัยวัสดุห่วงและเส้นโค้งค่าจำหน่าย dQ / dV โค้งดังแสดงในรูปหลังจากช่วงเวลาที่แตกต่างจากการวาดภาพจะเห็นได้อย่างชัดเจนกับจำนวนที่เพิ่มขึ้นของรอบแรงดันไฟฟ้าลิเธียมที่ราบสูงวัสดุที่อุดมไปด้วยการจัดแสดงการลดลงอย่างมีนัยสำคัญ แนวโน้มลดลง
เพื่อวิเคราะห์กลไกของวัสดุที่อุดมไปด้วยลิเธียมในวงจรไฟฟ้าแรงดันลดลงลดลง Enyuan Hu วิเคราะห์วัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วย monovalent ในครั้งแรก, 25, 46, 83 รอบวัสดุ Ni, Co, Mn และ O โดยใช้เครื่องมือ XAS การเปลี่ยนแปลงของรัฐ (ดังแสดงด้านล่าง) จะเห็นได้จากมะเดื่อจุของ Ni, Co, Mn สามชนิดของธาตุโลหะทรานซิเพิ่มขึ้นตามจำนวนรอบที่มีการจัดมีแนวโน้มลดลงอย่างชัดเจน. เปลี่ยน O อะตอมส่วนใหญ่เกิดขึ้นใน ภูมิภาคขอบด้านหน้าก็สามารถสังเกตเห็นได้จากตัวเลขที่มีจำนวนรอบของการเพิ่มขึ้นของขอบด้านหน้าของจุดสูงสุดของอะตอม O แสดงแนวโน้มลดลงอย่างมีนัยสำคัญแสดงให้เห็นว่าความผูกพันระหว่างเฟสโลหะการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของสารตั้งต้นที่สามารถลดลงด้วยองค์ประกอบ O .
วิเคราะห์ XAS ข้อมูลกึ่งเชิงปริมาณข้างต้นอธิบายที่ EnyuanHu ได้ 1, 2, 25, มีส่วนร่วมขององค์ประกอบที่แตกต่างของวัสดุที่อุดมไปด้วยกำลังการผลิตโดยรวมของวัสดุลิเธียม (ดังแสดงในรูป. A) 46 และ 83 รอบในรูปจาก เมื่อคุณดูรอบ Ni O และจัดหาความจุที่สำคัญถึง 128mAh / g และ 94mAh / g. แต่ด้วยความสามารถในการไหลเวียน Ni และ O องค์ประกอบให้โดยลดลงอย่างรวดเร็วในรอบ 83 องค์ประกอบ O ที่จัดไว้ให้ ความสามารถในการเป็นเพียง 50mAh / g องค์ประกอบ Ni ให้กำลังการผลิตลดลงถึง 66mAh / g. แต่ผลงานของธาตุแมงกานีสและผู้ร่วม แต่ด้วยจำนวนที่เพิ่มขึ้นของรอบความจุที่เพิ่มขึ้นเช่น Mn ปล่อยแรกกำลังการผลิตที่นำเสนอโดยร่วม พวกเขา 14mAh / g และ 26mAh / g แต่เมื่อเวลาผ่านไป 83 รอบความสามารถทั้งสองจะเพิ่มขึ้น 66mAh / g และ 53mAh / g
จะเห็นได้ชัดจากการวิเคราะห์ข้างต้นวัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยในการไหลเวียน Mn และผู้ร่วมองค์ประกอบเพื่อชดเชยกำลังการผลิตที่เพิ่มขึ้นและสูญเสียความสามารถขององค์ประกอบ Ni จาก O เพื่อให้กำลังการผลิตโดยรวมของวัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยไม่ได้เปลี่ยนแปลงมาก แต่องค์ประกอบของความจุเหล่านี้ มีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากและการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันลดลงของ Ni จาก O พวงมาลัย Mn, Co อกซ์ปฏิกิริยาอย่างมีนัยสำคัญเปลี่ยนลักษณะแรงดันไฟฟ้าของวัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วย. นี้สามารถอธิบายได้จากแฟร์ระดับของการวาดภาพที่จุดเริ่มต้น ในขณะที่ระดับ Fermi ของวัสดุที่อุดมด้วยลิเทียมสูงกว่า Ni เล็กน้อยเพียงเล็กน้อย 2+/ Ni 3+, ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างวัสดุและลิเธียมโลหะที่อุดมไปด้วยหลี่ค่อนข้างสูง แต่มีความคืบหน้าของวงจรพื้นผิวของการลดวัสดุโอลิเธียมที่อุดมไปด้วยและฝนเกิดขึ้นจึงก่อให้เกิดความจุของธาตุโลหะทรานซิจะลดลงและผิวชั้นองค์ประกอบ Ni จะลดลงเป็นครั้งแรกที่เกิดขึ้นในชั้นผิวของวัสดุที่ไม่ได้หินกิจกรรมโครงสร้างเกลือมีผลในการลดองค์ประกอบ Ni ให้กำลังการผลิต. Mn และผู้ร่วมและหลักการที่ว่าองค์ประกอบทั้งสองเกิดขึ้นกับ Mn 3+/ Mn 4+ และ บริษัท 2+/ ร่วม 3+ดังนั้นระดับแฟร์จึงเพิ่มขึ้นอย่างมากส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าของวงจรเปิดลดลง
เรากล่าวพื้นผิวของวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนลิเธียมที่อุดมไปด้วยไม่แน่นอนมากในวงในการสั่งซื้อเพื่อวิเคราะห์วงจรการเปลี่ยนแปลงวัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยพื้นผิวโครงสร้าง Enyuan Hu และการใช้การดูดซึม X-ray นุ่มวิเคราะห์จาก O K-ขอบในการมะเดื่อ สามารถมองเห็นความเข้มของจุดสูงสุดของด้านหน้าที่มีการลดลงอย่างต่อเนื่องในจำนวนรอบของการเพิ่มขึ้นของสาเหตุของปรากฏการณ์นี้อาจจะมีสองโครงสร้างชั้นผิวของวัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยจากการสลายตัวของโครงสร้างหินเกลือชั้นเป็นครั้งแรก เหตุผลสองประการที่กล่าวได้ว่าอินเทอร์เฟซที่เป็นโลหะชนิดหนึ่งที่มีลิเธียมเป็นตัวก่อให้เกิดชั้นที่ประกอบด้วย Li เนื่องจากการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์ 2CO 3, หลี่ 2O, LiOH, RCO 2Li และ R (OCO 2หลี่)2ชั้นเฉื่อยการวิเคราะห์ C-K ยังพบ Li ในชั้นผิวของขั้วไฟฟ้าวัสดุที่มีลิเธียม 2CO 3เนื้อหามีการเพิ่มขึ้นอย่างมากในวัฏจักรซึ่งสนับสนุนการวิเคราะห์ก่อนหน้าด้วยเช่นกัน
โดยการถ่ายภาพ ADF-STEM Enyuan Hu พบหลังจาก 15 รอบได้มีจำนวนมากของรูขุมขนกว้างในการตกแต่งภายในของลิเธียมที่อุดมไปด้วยอนุภาควัสดุและเหล่านี้รูขุมขนกว้างในวัสดุสดไม่เป็นปัจจุบันตามประมาณการครอบครองโดย macropores ถึง 1.5-5.2% โดยปริมาตรซึ่งหมายความว่าช่วงเวลาที่อุดมไปด้วยวัสดุลิเธียม 15 อาจจะหายไปถึง 9% ของเหตุผลทุมเพื่อยืนยัน macropores ข้างต้นเกิดขึ้นโดยใช้ลำต้นปลาไหลของอนุภาคของวัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยจะเป็น สังเกตการสังเกตสามารถพบได้ในผนังเซลล์ของรูขุมขนเปิดให้ผิวอนุภาคของชั้นหนาของโครงสร้างเกลือนิล / ร็อคบอกว่าการสูญเสียของ O และรูรับแสงที่เกิดขึ้นในกระบวนการวงจรมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด
Enyuan Hu ทำงานแสดงให้เห็นว่าเหตุผลหลักสำหรับวงจรแรงดันลดลงลิเธียมที่อุดมไปด้วยวัสดุชั้นโครงสร้างจะไม่แปลงเป็นโครงสร้างนิลและหินเกลือ แต่การลดลงอย่างต่อเนื่องในรอบจุโลหะทรานซิ. เป็นจำนวนรอบ เพิ่มขึ้นวัสดุที่อุดมไปด้วยลิเธียมจะยังคงที่จะสูญเสีย O ผลในพื้นผิวองค์ประกอบ Ni จะลดลงเป็นครั้งแรกในรูปแบบโครงสร้างหินเกลือ, การสูญเสียของกิจกรรมพร้อมกับความจุปฏิกิริยาของ Mn และรัฐร่วมลดลงต่อเนื่องส่งผลให้ลดลงอย่างต่อเนื่องวัสดุลิเธียมที่อุดมไปด้วยแรงดันแพลตฟอร์ม ในการตอบสนองปรากฏการณ์นี้อาจจะคิดว่าการเคลือบพื้นผิวและพื้นผิวการรักษาวิธีการปรับเปลี่ยนเพื่อลดการสูญเสียของวงจร O ที่ลิเธียมที่อุดมไปด้วยอินเทอร์เน็ตปราบปรามแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงวัสดุลดลง
