高镍材料的循环衰减问题
因为自身较高的克容量和比较成熟的合成工艺,三元材料,尤其是高镍的层状材料(NCM/NCA)系列备受关注。今后的高能量密度的电池中必不可少要用到NCM811等相对Ni含量较高的材料。但是较高的Ni含量也引发了高镍材料的很多问题。其中比较严重的就是与低Ni的材料相比,循环的稳定性明显变差。
希望大家来讨论一下,高Ni材料的循环衰减的主要原因,如果可以附上相关文献(一定要靠谱哦)更好。
抛砖引玉:
1. 离子混排相的存在以及循环中越来越多的过渡金属进入Li层
Scientific Reports,7 (2017)1408
2.循环过程中晶格结构发生剧烈的膨胀收缩,造成颗粒破裂,内阻升高
Chem. Mater. 2016, 28, 162-171.
3. 界面反应/寄生反应:高价态的Ni 加剧了电解液的分解以及副反应
Journal of The Electrochemical Society, 162 (7) A1401-A1408 (2015)
4.表面重构:颗粒表面会向NiO相转变,失去电化学活性(有些学者也认为NiO具有脱嵌Li的能力,有待大家讨论)
ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 1297-1308.
大神们认为主要的影响因素是哪个或者哪一些呢?工业界有没有比较有效的解决方案或者思路?
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今日热帖
所以您认为是表面重构为主要原因,请问表面相变的快慢有哪些影响因素呢?Ni含量,氧缺陷,还是界面反应呢?这一点我一直不是很明白
之前都是这么认为的,但是也有人认为NiO具有一定的电化学活性,还可以有一定的pillar effect。还有文章通过预循环来制造cation mixing(Enhancement on the Cycling Stability of the Layered Ni-Rich Oxide Cathode by In-Situ Fabricating Nano-Thickness Cation-Mixing Layers),仅供参考
A New Coating Method for Alleviating Surface Degradation of
LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 Cathode Material: Nanoscale Surface Treatment of
Primary Particles 关于混排相的保护作用,大家可以看看这篇文献
尺度更“宏观”的
Metal segregation in hierarchically structured cathode materials for high-energy lithium batteries
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表面Ni-poor Mn-rich的材料确实很有利于循环,韩国人做的很多concentration gradient的材料都是在说这一点~