高鎳鋰電池微裂紋造成容量衰減

眾所周知,鎳主要加在鋰電池正極材料上,而鎳含量過高將會對電池容量產生不利影響,比如應力誘導微裂紋及陽離子混排的產生,導致容量損失。那麼高鎳鋰電池的微裂紋是怎樣造成容量衰減的呢?

在充放電的過程中,鋰電池正極材料會產生體積效應,Ni含量越高,體積膨脹的比例越大。高鎳鋰電池充放電時電壓不能超過4.1V(相對於Li+/Li),從而保證不發生不可發熱逆相變,減小內應力,即產生微裂紋的概率較小。

鋰電池圖片

當晶體上的裂紋和晶體分離時,會使高鎳三元材料正極晶粒承受更大的體積變數。體積迴圈變動的過程中,一次晶粒內部的晶界之間可能產生裂紋,而晶粒與晶粒之間的額距離也會逐步拉大,出現部分晶粒離開正極獨立存在的現象。更多的晶面與電解液接觸,形成的SEI膜,不僅消耗了電解質和活性材料,而且阻礙鋰離子在電極上的擴散速率。

晶體微裂紋也可能是導電物質重新分佈引起的。經歷一定週期的迴圈以後,導電物質會在晶粒表面重新分佈或者有一部分將脫離活性物質晶體,這使得整個晶體的各個部分及動力學環境發生了改變,進而造成晶體裂紋。

抑制微裂紋的產生,能減弱單體電壓範圍內的相變趨勢。目前主要以下幾個方向進行改進:

1)抑制陽離子混排的鎂離子摻雜,包含鎂離子的晶格,膨脹的方向大體一致,可以起到抑制微裂紋的作用;

2)將NCM811材料製備成內部均勻嵌入Li2MnO3結構單元的兩相複合材料,可以減弱體積變化。

评论被关闭。

旧版
Baidu
map