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解讀三元NCM材料改性處理研究的進(jìn)展

鉅大LARGE  |  點擊量:2388次  |  2019年09月06日  

鋰離子電池作為一種低毒,高效的二次電源,已經(jīng)成功的運用在了消費電子領(lǐng)域。特別是近年來政府大力推動電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,鋰離子電池憑借其在能量密度,可靠性等方面的優(yōu)勢,迅速占領(lǐng)了電動汽車領(lǐng)域。


傳統(tǒng)的鈷酸鋰材料,雖然技術(shù)成熟,但是比容量低,鈷價格高,導(dǎo)致鈷酸鋰成本高,限制了鈷酸鋰在動力電池方面的應(yīng)用。今年發(fā)展起來的三元材料憑借著其在成本和比容量方面的優(yōu)勢,正在電動力電池領(lǐng)域迅速占領(lǐng)市場。例如NCM材料,憑借著其高容量,低成本的優(yōu)勢如今已經(jīng)在動力電池市場,與磷酸鐵鋰材料形成了平分秋色的之勢。


但是三元材料,如NCM材料,其循環(huán)穩(wěn)定性不佳,倍率性能不佳,這限制了其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。為了提高三元材料的性能,學(xué)者們也開展了針對性的研究。三元材料穩(wěn)定性不佳的主要原因是因為Ni和Mn的引入。Ni元素的引入,提高了材料的容量,Ni的含量越高,材料的容量也就越高,例如高鎳材料NCM811其比容量可以達(dá)到220mAh/g左右,但是Ni的加入也引起了材料的穩(wěn)定性變差,這主要是因為,材料中的Ni元素價態(tài)不穩(wěn)定,Ni3+容易發(fā)生歧化反應(yīng),產(chǎn)生Ni2+,Ni2+離子半徑與鋰離子半徑接近,容易進(jìn)入到鋰層發(fā)生混排,占據(jù)鋰離子的點位,阻止鋰離子進(jìn)入,從而造成不可逆的容量損失。另一個造成材料穩(wěn)定性差的原因是Mn元素,Mn離子在John-Teller效應(yīng)的左右下,發(fā)生畸變,從而進(jìn)入到電解液,導(dǎo)致材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,造成電池的容量衰減。


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