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突破更多烧结应用场景
发布时间：2020.12.02
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在目前已商业化的二次电池中，锂离子电池在能量密度、循环寿命、工作温度以及成本等多方面的综合性能最优，因而逐步在电动汽车领域得到广泛的用.LiNi,Co,Mn,O2(x+y+z=1)具有电化学性能稳定、放电电压范围宽、放电比容量高及放电倍率性能优异等优点，成为目前广泛研究的锂离子电池正极材料之一。
该材料具有a-NaFeO2的层状结构，其性能受到NiCo、Mn三种金属元素含量的显著影响.-般而言，提高Co元素含量有助于增加材料的有序性,Mn元素含量的增加可以起到稳定晶体结构的作用,而提高元素Ni的含.量则可以获得更高的比容量从而提高锂离子电池的能量密度，进而有助于延长电动汽车的续航里程.因此,LiNioCo2Mno2O2和LiNiogCoa.Mn.1O2(以下分别简称为NCM622和NCM811)成为了目前广泛关注的两种高镍正极材料.与NCM622相比，充电至相同的截至电压,NCM811可以脱出更多的锂离子.以充电至4.25V为例,NCM622的比容.量一般为170mAh.g',
NCM811的比容量可高达200mAh.g',但NCM622在热稳定性和循环性能方面则比NCM811更优。
Konishi等利用非原位XRD,并结合TDS-MS对比了NCM622和NCM811这两种材料的热稳定性差异"。研究结果显示，与NCM622相比,NCM811由层状结构转变为尖晶石结构所需的加热温度更低，且结构转变过程中氧气的释出量更大.即NCM811材料的热稳定性较NCM622低.Bak等则借助原位XRD技术进一步证实了此观点2.此外,Noh等以NiSO4.6H2O、CoSO。.7H2O
MnSO+.5H2O和LiOH.HO为原料，采用共沉淀法合成了NCM622和NCM811材料，并组装成扣式电池以评估这两种材料的循环稳定性.结果表明，与NCM622相比,NCM811颗粒表面更易生成不利于锂离子嵌人/脱出的尖晶石结构,导致NCM811材料的循环稳定性较差本文利用单颗粒微电极技术，通过选取粒径相近的颗粒，系统分析了NCM811和NCM622两种Ni含量不同的材料在充放电性能、倍率性能、交流阻抗谱和锂离子的固相扩散系数等动力学性能和参数方面的差异.结果表明,NCM811除了具有更高的可逆容量和库仑效率之外，还在较宽的SOC范围内具有更好的动力学特征，其锂离子固相扩散系数比NCM622可高约10倍,同时具有更低的电荷传递阻抗，这与更多的Ni2+和Nit金属离子能够降低锂离子固相扩散的活化能的理论预期能够很好的吻合
较高的锂离子固相扩散系数和较低的电荷传递阻抗为NCM811颗粒带来了更好的倍率放电性能，在进行20C倍率放电时，NCM811的放电容量保持率仍高达80.8%以上.单颗粒微电极测量技术能够排除导电剂、粘结剂和电极结构等复杂工艺因素对电化学性能表征的影响,有助于加深材料本征构效关系的理解和认识，并进一步寻求新的突破思路。
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