英國的科學(xué)家研究了暴露于周圍大氣對(duì)鋰離子
電池鎳錳鈷陰極的影響。盡管許多陰極設(shè)計(jì)對(duì)濕氣敏感,但該小組發(fā)現(xiàn),目前獲得市場份額的富鎳陰極特別脆弱,并且暴露于空氣中的濕氣會(huì)遭受不可逆的功率損耗。
由英國沃里克大學(xué)(Warwick University)領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家調(diào)查了生產(chǎn)或儲(chǔ)能過程中暴露于大氣中的環(huán)境對(duì)富鎳陰極的影響,發(fā)現(xiàn)保持材料無水分是最大限度地利用最終將要使用的電池的關(guān)鍵。
在很大程度上,由于鈷供應(yīng)鏈的擔(dān)憂和不穩(wěn)定,電池制造商正越來越多地轉(zhuǎn)向無鈷或“富鎳”設(shè)計(jì),通常使用80%的鎳、10%的錳和10%的鈷(NMC 811)。由于濕氣對(duì)許多陰極結(jié)構(gòu)都是一個(gè)問題,華威大學(xué)的研究人員著手研究NMC-811材料中濕氣可能觸發(fā)的機(jī)制,并確定在制成電池之前制造和存儲(chǔ)陰極的理想條件。
華威大學(xué)的一組人員將陰極暴露在不同的溫度和濕度下,然后使用一系列測試和成像技術(shù)分析其電池性能。該研究在Electrochimica Acta上發(fā)表的論文“環(huán)境儲(chǔ)能條件對(duì)鋰離子電池NMC-811陰極的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響”中進(jìn)行了描述。
與對(duì)照樣品相比,兩個(gè)陰極均“處于暴露狀態(tài)”,而其他陰極在暴露于濕氣后烘干后,其初始容量降低,循環(huán)性能下降。該小組將其歸結(jié)為暴露在大氣中后材料中氧化物和碳酸鹽的形成,然后不可逆地降低了離子和電導(dǎo)率。
沃里克大學(xué)的梅拉妮·洛夫里奇解釋說:“雖然眾所周知,這里的水分是有問題的,但我們將確定最佳的儲(chǔ)能條件,以減輕電池性能的不必要的過早退化。”這些措施對(duì)于提高處理能力并最終保持性能水平至關(guān)重要。這也與其他富含Ni的系統(tǒng)(例如NCA材料)有關(guān)。”
盡管電池制造商充分意識(shí)到需要使正極材料免受潮氣和大氣的影響,但了解引起問題的機(jī)理對(duì)于開發(fā)潮氣穩(wěn)定的材料或?yàn)镹MC-811正極的存儲(chǔ)和制造確定理想條件非常有用。
這項(xiàng)研究中的陰極暴露了28天,研究人員說這與制造工廠中可以看到的實(shí)際存儲(chǔ)時(shí)間保持一致。但是,他們的下一階段研究將集中于短期濕氣暴露的影響,從而為NMC電池制造中的工藝和材料優(yōu)化帶來更多潛力。
(責(zé)任編輯:子蕊)
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