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        NCM111、442、532和622材料热稳定性对比

        作者:锂粉焙烧技术   添加时间:2016-09-01 10:17:00   浏览:   来源:锂粉焙烧技术

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        长久以来,循环性能差都是影响NCM材料应用的重要因素,影响NCM材料寿命的主要因素是NCM材料与电解液在界面处发生?#20174;Γ?#36896;成材料的结构被破坏,从而使材料迅速失效。

        为了解决这个问题,各种方法也纷纷被提出,例如表面改性,元素掺?#25317;齲?#20170;天小编就带大家了解一下,不同元素配比的NCM材料的热稳定性。

        相比于其他锂离子电池正极材料,NCM材料具有高?#28909;?#37327;、?#32479;?#26412;和良好的热稳定性等优点,因此在储能领域、电动汽车领域具有十分广阔的应用前景。

        NCM材料中主要的过渡元素为NiMnCo,其中三种元素不同配比可以获得不同性能的NCM材料,例如NCM111NCM622等,由于元素配比不同使得在与电解?#33322;?#35302;时材料的稳定性也随之变化,从而造成材料寿命的变化。

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        一般来讲,为了提高NCM材料的?#28909;?#37327;,一般我们会提高材料中镍元素的含量,如NCM811材料,但是这会降低材料的稳定性,另外一个可行的办法是制备Li[NixMnxCo1-2x]O2材料,通过提高Mn元素的含量并提高截至电压,达到提高材料容量的目?#27169;?#20363;如NCM442材料在4.7-4.9V的截至电压下并没有出现任何的结构不稳定现象。

        近日,加拿大的达尔豪斯大学的Lin Ma等就对不同配比的NCM材料在与电解?#33322;?#35302;时的稳定性进行了研究,Lin Ma?#28909;?#38024;对NCM111442532622811材料在不同的充电状态下,材料与电解液之间的稳定性进行了研究。该项研究采用了软包电池,研究中除了NCM442材料由Umicore提供外,其他材料均由中国厂家提供。

        在完成注液和封口后,电池在40℃左右搁置24h,以便使得电解液充分浸润,然后用C/20的电流将电池充电至3.5V,然后再将电池切开放气,并再次封口,然后将电池在C/20的电流下将电池充电至4.5V,然后再次将电池切开放气,并再次封口。

        将电池放电至2.8V后,然后将电池分为四组,在C/20电流下分别充电至4.2V4.4V4.5V4.7V,静置3小时候,拆开电池取出正极,并将电解液清洗干净。获得的正极材料采用了加速量热法进行测量,测试结果显示,NCM111材料在充电4.2V时,当材料加热到225℃时,材料出现了一个放热峰。

        当将截至电压提高到4.7V时,出现放热峰的温度下降到了180℃,表明材料出现了不稳定?#21335;?#35937;。NCM442热稳定性同样很好,只有截至电压提高到4.7V才出现了热失控温度下降?#21335;?#35937;。而NCM532622热稳定性要明显差于NCM111442材料,NCM811材料热稳定性最差,在120℃?#32479;?#29616;了放热峰。

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        该研究表明无论是NCM111还是622811,其热稳定性都会随着充电截至电压的提高而下降,特别是当截至电压提高到4.7V时,几种材料的热失控温度都出现了明显?#21335;?#38477;,但是NCM111442材料则表现出了较好的热稳定性,在同样的截至电压下均优于其他材料。

        研究表明Mn4+的含量对材料的稳定性具有十分重大的影响,因为Mn4+不具备电化学活性,并且能够稳定材料的结构,而Ni元素对材料的热稳定性则是不利?#27169;?/span>Ni元素的含量越高,材料的热稳定性越差。

        因此可以通过合成结构式为Li[NixMnxCo1-2x]O2的材料,来提高材料中Mn4+的含量,并提高截至电压的方式,在保证材料较高容量的前提下,仍然具有良好的问稳定性。


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