NCA材料中的Li/Ni混排問題研究

時(shí)間:2018-09-12 17:26來源:中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會 作者:網(wǎng)絡(luò)
點(diǎn)擊: 次

       在不斷增加的電動汽車的續(xù)航里程的推動下，容量更高的高鎳材料的應(yīng)該用逐漸普及開來，通常而言高鎳材料主要分為兩類，其中一類是NCA材料（典型的如LiNi0.80Co0.15Al0.05O2），Ni含量在80%左右，根據(jù)不同廠家工藝和材料配比，容量可達(dá)170-200mAh/g。其次是NCM811材料，其可逆容量通常達(dá)到180-200mAh/g。近年來，國內(nèi)材料廠家在NCM811材料技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，推出了很多性能不錯的產(chǎn)品，而NCA材料的發(fā)展則相對比較滯后，生產(chǎn)NCA材料的廠家比較少，推出的產(chǎn)品也相對于日本有一定的差距。
 
       更高的Ni含量在帶來更高的容量的同時(shí)，也帶來了一系列的問題：1）高鎳材料通常界面穩(wěn)定性差，容易與空氣中的CO2和H2O發(fā)生反應(yīng)，在顆粒的表層生成一層LiOH、Li2CO3絕緣層，引起阻抗的增加；2）在充電狀態(tài)下Ni4+的強(qiáng)氧化性往往造成電解液在顆粒表面的分解；3）Ni2+（0.69A）的離子半徑與Li+（0.76A）比較接近，因此材料制備和循環(huán)過程中就非常容易發(fā)生Li/Ni混排的現(xiàn)象，Ni占據(jù)Li位會導(dǎo)致可逆容量的降低和Li+的擴(kuò)散系數(shù)降低。
 
       近日，日本住友化學(xué)的Sumika化學(xué)分析服務(wù)有限公司的Yu Yamamoto（第一作者，通訊作者）通過高角分辨率電子通道X射線譜手段對NCA材料在循環(huán)中Li/Ni混排引起的相變，并對Li/Ni混排層的比例進(jìn)行了定量分析。
 
 
       首先Yu Yamamoto利用X射線手段對涂布在Al箔上的NCA材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析（X射線譜如上圖所示），根據(jù)X衍射數(shù)據(jù)計(jì)算可以得到NCA材料的晶胞尺寸在a=2.861A，c=14.17A，由于晶胞參數(shù)中c值對Li/Ni混排比較敏感，而a值對混排并不敏感，而該材料的c/a值為4.95，表明該NCA材料具有高度有序的晶體結(jié)構(gòu)，Li/Ni混排比例較低。
 
      下圖為NCA材料的TEM圖像，圖b和c分別為顆粒中央和邊緣位置的投射、衍射光斑，其中用箭頭標(biāo)出的位置為衍射光斑，當(dāng)NCA從有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的巖鹽結(jié)構(gòu)時(shí)，箭頭表示的光斑結(jié)構(gòu)會逐漸變?nèi)酢⑾В覀儗Ρ阮w粒邊緣（圖c）和中央位置（圖b）的衍射圖案可以發(fā)現(xiàn)，顆粒邊緣的衍射光斑亮度較弱，表明可能顆粒邊緣位置的NCA已經(jīng)大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的巖鹽結(jié)構(gòu)。
 
 
       下圖為完全有序結(jié)構(gòu)、部分有序結(jié)構(gòu)和無序結(jié)構(gòu)的NCA材料的晶體結(jié)構(gòu)示意圖，分別用O-相，P-相和D-相來表示，作者認(rèn)為NCA材料在結(jié)構(gòu)衰變中可能存兩種結(jié)構(gòu)，一種是雙層結(jié)構(gòu)，即有序結(jié)構(gòu)O相的上下表面分別存在無序結(jié)構(gòu)D相，即D/O和O/D，另外一種三層結(jié)構(gòu)，即在有序相O相和無序相D相之間存在過渡相P相，也就是D/P/O和O/P/D結(jié)構(gòu)。
 
 
       下圖為Yu Yamamoto分別采用O/D、D/O結(jié)構(gòu)模型和O/P/D、D/P/O結(jié)構(gòu)模型對NCA材料的Ni-K曲線進(jìn)行擬合的結(jié)果，可以從圖中看到采用雙層結(jié)構(gòu)的O/D結(jié)構(gòu)擬合效果并不好，擬合優(yōu)度在1.5左右，而我們在模型中引入部分有序相（P-相）后能夠看到材料的擬合效果明顯提高了，擬合優(yōu)度也提高到了1.3以下（擬合優(yōu)度最大為1，越接近1則表示擬合的越好），表明引入部分有序相的模型能夠更好的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
 
 
      下圖為反應(yīng)擬合優(yōu)度與O、P、D三種物相比例之間關(guān)系的三角圖，其中Wo+Wp+Wd=1，分別對Ni、Co、Al、O的K線進(jìn)行擬合，從總的擬合結(jié)果來看，O/P/D模型的最佳擬合優(yōu)度為1.7，其中Wo: Wp: Wd = 0:70:30，D／P／O模型的最佳擬合優(yōu)度為1.6，Wo: Wp: Wd = 10:80:10，而擬合程度最好的為O+P+D平行層模型，Wo: Wp: Wd = 30:40:30，擬合優(yōu)度達(dá)到1.3左右。
 
 
       Yu Yamamoto的研究表明NCA材料在完全有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)和完全無序巖鹽結(jié)構(gòu)之間還存在一個過渡層——部分有序結(jié)構(gòu)，也就是Li／Ni發(fā)生部分混排，而通過模型的擬合也發(fā)現(xiàn)，部分有序結(jié)構(gòu)是一個獨(dú)立的層的形式存在的，而不是均勻的分布在整個顆粒內(nèi)部，這也表明NCA材料的衰變是從顆粒的表面開始發(fā)生，逐漸相顆粒的內(nèi)部進(jìn)行過渡的。Yu Yamamoto的工作也實(shí)現(xiàn)了對NCA材料中層狀結(jié)構(gòu)、巖鹽結(jié)構(gòu)和部分有序結(jié)構(gòu)的定量分析，對于指導(dǎo)NCA材料的優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義。

 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 三元電池;高鎳
作者：網(wǎng)絡(luò) ，如若轉(zhuǎn)載，請注明出處：http://www.m.astra-soft.com/shushuo/cl/2018091226134.html
看完這篇還不夠？如果你也也是同行業(yè)需要發(fā)布您的新聞報(bào)道，請 戳這里 告訴我們！
免責(zé)聲明：本文僅代表作者個人觀點(diǎn)，與中國電池聯(lián)盟無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實(shí)，對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源：XXX（非中國電池聯(lián)盟）”的作品，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請?jiān)谝恢軆?nèi)進(jìn)行，以便我們及時(shí)處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@m.astra-soft.com
猜你喜歡
專題
相關(guān)新聞
本月熱點(diǎn)
歡迎投稿
聯(lián)系人：王女士
Email：cbcu#m.astra-soft.com
發(fā)送郵件時(shí)用@替換#
電話：010-56284224
在線投稿
微信公眾號
主站蜘蛛池模板： 精品国产乱码一区二区三区| 久久亚洲精品无码| 4444www免费看| 欧美顶级aaaaaaaaaaa片| 在线免费观看亚洲| 伊人久久久大香线蕉综合直播| www.色天使| 特黄熟妇丰满人妻无码| 天堂va在线高清一区| 亚洲精品高清国产一久久| 99久久国产综合精品五月天 | 欧美日韩电影在线观看| 国产超级乱淫视频播放免费| 亚洲欧美综合视频| ...91久久精品一区二区三区| 欧美俄罗斯乱妇| 国产成人精品视频午夜| 久久亚洲中文字幕精品有坂深雪| 色噜噜狠狠色综合中文字幕| 成人毛片免费观看| 免费一级毛片在播放视频| ass日本熟妇大全pic| 欧美日韩精品一区二区三区不卡| 国产精品国产亚洲精品看不卡 | 亚洲国产精品成人久久久 | 亚洲A∨无码一区二区三区| 黄又色又污又爽又高潮动态图| 日本三级韩国三级欧美三级| 又色又爽又黄的视频软件app| tube8中国69videos| 水蜜桃无码视频在线观看| 国产精品成人不卡在线观看| 久久这里只精品热免费99| 被两个体育生双龙9| 少妇激情av一区二区| 亚洲第一福利网站| 黄色福利在线观看| 把极品白丝班长啪到腿软| 免费一级黄色录像影片| 18日本xxxxxxxxx视频| 日韩一级在线播放|