妙盛动力科技集团有限公司

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

打印本文             

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反应,造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,元素掺杂等,今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材料具有高比容量、低成本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液接触时材料的稳定性也随之变化,从而造成材料寿命的变化。

1472696511400759.png

一般来讲,为了提高NCM材料的比容量,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的,例如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材料在与电解液接触时的稳定性进行了研究,Lin Ma等人针对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的现象。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的现象。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℃就出现了放热峰。

1472696550118124.png

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的下降,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的,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。


上一篇MIT:40年历史的锂电池为什么还没被淘汰?
下一篇控制高能量锂离子电池电极微观结构的方法
关注我们

关注我们的微信号

可以更好地和大家交流,发布及时有效的活动信息.

网站首页 |关于妙盛 |妙盛新闻 |产品中心 |解决方案 |客户服务 |加入妙盛 妙盛动力科技集团有限公司  Copyright © 2016  湘ICP备14012777号  Powered by 妙盛动力科技集团  热门关键词: