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【干货】锂电池NCM111材料失效机理最新研究2021-01-16 00:46

本文摘要:三元材料不适合在电动汽车上使用,目前还没有定论,但有一点认可,那就是三元材料的容量低,更容易准备。是性能非常出色的阴极材料。三元材料目前面临的第二个问题是如何在充分发挥更高容量的前提下,保证材料更好的循环寿命。 目前的研究表明,影响三元材料循环寿命的因素有:1)周期中表面晶体结构的重构。2)周期中各向异性体积收缩引起的二次粒子裂纹。这些问题可以通过二次粒子微结构的变形、表面外壳的处置、充电放电程序的优化来解决。

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三元材料不适合在电动汽车上使用,目前还没有定论,但有一点认可,那就是三元材料的容量低,更容易准备。是性能非常出色的阴极材料。三元材料目前面临的第二个问题是如何在充分发挥更高容量的前提下,保证材料更好的循环寿命。

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目前的研究表明,影响三元材料循环寿命的因素有:1)周期中表面晶体结构的重构。2)周期中各向异性体积收缩引起的二次粒子裂纹。这些问题可以通过二次粒子微结构的变形、表面外壳的处置、充电放电程序的优化来解决。

研究表明,材料二次粒子内部的粒子-粒子的连接结构不会导致局部电流密度下降,从而发生明显的变形,影响材料的循环性能。同时,粒子内部各部分之间也不存在电池状态完全不一致的现象,不影响电极的电化学性能。对NCA材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的研究发现,没有核壳结构的金锂过程通常会指出小电流密度和足够的停止时间,从而消除不均匀分布的扩散过程。但是最近的研究明确提出了批评。

一般来说,电池的电池状态SOC是指整个电池的电池状态,而斯坦福大学的WilliamE。Gent等通过技术手段建立了电极部分SOC的观测,这对于研究电极内部的不均匀分布具有最重要的意义。

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研究表明,即使静止170个小时,也密切观察了NCM二次粒子中高Li的不均匀性,直径1-3m的二次粒子内部Li的浓度差异可能超过10%,这与我们预想的状态有相当大的出入。WilliamE。Gent指出,由于二次粒子内部粒子随机化学结合而产生的变形具有相当大的各向异性,因此Li浓度在粒子内部存在差异。

这导致相当大的问题,颗粒部分的SOC值过低,不会造成局部过量充电,减缓该部分过热,导致材料总容量上升。


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