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研究探討高鎳正極儲(chǔ)存條件 以提供最佳電池性能
時(shí)間:2020-11-24 09:07來(lái)源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖片來(lái)源：WMG）
眾所周知，在電池制造過(guò)程中，很多正極材料都具有濕敏性。然而，隨著高鎳電池組件日益普及，華威大學(xué)（WMG）的研究人員發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)存和加工正極的條件越干燥，電池的性能表現(xiàn)越好。
現(xiàn)在高鎳電池在全球范圍內(nèi)越來(lái)越受歡迎，越來(lái)越多的汽車公司開始考慮將其應(yīng)用于電動(dòng)汽車。然而，高鎳正極材料的反應(yīng)性強(qiáng)，在潮濕環(huán)境下不穩(wěn)定，對(duì)提供最佳電池性能來(lái)說(shuō)，如何儲(chǔ)存這種材料具有重要意義。
據(jù)外媒報(bào)道，華威大學(xué)的研究人員提出一種儲(chǔ)存高鎳正極的最佳方法，以緩解鋰離子電池過(guò)早降解現(xiàn)象。他們將高鎳正極材料NMC-811置于不同溫度和濕度環(huán)境下，然后進(jìn)行為期28天的測(cè)量，以評(píng)估材料性能及其在電池中的降解情況，同時(shí)結(jié)合物理、化學(xué)和電化學(xué)測(cè)試方法對(duì)其進(jìn)行分析，其中包括使用高分辨率顯微鏡，從微米和亞微米層面識(shí)別在充放電過(guò)程中電池發(fā)生的形態(tài)和化學(xué)變化。
研究人員探討包括真空烘干、暴露濕度和控制措施在內(nèi)的儲(chǔ)存條件；同時(shí)通過(guò)尋找表面雜質(zhì)（包括碳酸鹽和水），發(fā)現(xiàn)有三個(gè)過(guò)程可能導(dǎo)致雜質(zhì)產(chǎn)生：1.合成過(guò)程中未反應(yīng)前驅(qū)體的殘留雜質(zhì)；2.更高的表面碳酸鹽/氫氧化物平衡覆蓋率（用于在合成過(guò)程后穩(wěn)定富鎳材料表面）；3.在常溫儲(chǔ)存期間形成的雜質(zhì)。
他們發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，在所有條件下(烘干和暴露)，第一次放電的比容量和循環(huán)性能都較差。然而，測(cè)試顯示，在常溫濕度環(huán)境中暴露28天后，電池中的鋰離子會(huì)與水和CO2發(fā)生反應(yīng)，并形成碳酸鋰和氫氧化物。
在材料老化過(guò)程中，由于劣質(zhì)離子和電子導(dǎo)電性較差，以及活性粒子電絕緣，在NMC-811表面形成的碳酸鹽和氧化物會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)性能下降，因此它們不能再可逆儲(chǔ)存鋰離子來(lái)傳遞“電荷”。掃描電子顯微鏡(SEM)分析顯示，經(jīng)過(guò)28天的常溫暴露，這些凝聚粒子上會(huì)出現(xiàn)粒間孔隙和微裂紋。
研究人員得出結(jié)論，最佳條件是在-45°C左右的露點(diǎn)下進(jìn)行干燥儲(chǔ)存和加工，以提供最佳電池性能。在制造過(guò)程中，濕度環(huán)境和接合處的暴露點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致材料和組件受到影響，使電池壽命縮短。華威大學(xué)的Mel Loveridge博士表示：“這些措施具有重要意義，可以提高電池加工能力，使其最終保持性能水平，對(duì)NCA材料等其他富鎳系統(tǒng)也很重要。”
華威大學(xué)的Louis Piper教授表示：“在全球研究工作中，有很多研究將繼續(xù)集中在這些材料上，包括如何保護(hù)其表面，避免將其植入電極前發(fā)生寄生反應(yīng)。”
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