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电动车电池爆炸的几率-探究富锂材料电压衰减的

锂离子电池发展到今日,在正负极资料的继续晋级和电池结构的不断优化的效果下,电池的比能量现已有了十分大的进步,现在在高镍三元正极/硅碳负极的加持下,锂离子电池的比能量现已到达300Wh/kg左右,开端完成了2020年方针。
可是300Wh/kg的比能量几乎是现有体系的极限值了,继续进步比能量只能更换新的资料体系,从现在的技能发展来看,正极最有或许的挑选是富锂资料,负极方面首要是金属Li。
富锂资料的比容量可达250mAh/g以上,远高于现在的三元资料,能够完成400Wh/kg比能量的方针,可是富锂资料在循环进程中面临着继续的电压渠道衰降,这不只是会构成电池比能量的下降,还会影响电池办理体系BMS的正常运转。
在前期的研讨中一般以为富锂资料的电压渠道衰降首要是由于资料从层状结构到尖晶石结构的改动,可是最近布鲁克海文国家实验室的Enyuan Hu(榜首作者)和Xiqian Yu(通讯作者)等人经过先进的检测技能发现,在循环中富锂资猜中的过渡金属元素的价态继续下降,例如Co元素的从开端的Co3+/4+改动为 Co2+/3+,Mn元素也改动为Mn3+/Mn4+,这些改动直接导致了富锂资料电压渠道的继续衰降,一起循环进程中的O丢失会引起结构缺点,并在富锂资料颗粒内部构成十分大的孔,这会进一步下降富锂资料的电压渠道。
作者以为富锂外表涂层和改性,能够有用的削减O的开释,然后按捺富锂资料循环天能电池县级署理条件进程中的电压衰降。
实验中Enyuan Hu选用了典型的富锂资料Li1.2Ni0.15Co0.1Mn0.55O2作为研讨目标,该资料循环不同周期后充放电曲线和dQ/dV曲线如下图所示,从图中能够显着的看到跟着循环次数的添加,富锂资料的电压渠道呈现出了显着的衰降趋势。
为了剖析富锂资料在循环中电压衰降的机理,Enyuan Hu使用XAS东西剖析了富锂资料在第1、25、46、83次循环后,资猜中的Ni、Co、Mn和O元素的价态的改动趋势(如下图所示),从图中能够看到Ni、Co、Mn三种过渡金属元素的价态跟着循环次数的添加呈现了显着的下降趋势。
O原子的改动首要发作在边前区域,从下图中能够注意到跟着循环次数的添加,O原子的边前峰强度呈现了显着的削弱趋势,这标明体相中的过渡金属元素与O元素之间的键能下降。
经过对上述的XAS数据半定量剖析,EnyuanHu得到了在1、2、25、46和83次循环时富锂资猜中不同元素对资料全体容量的奉献(如下图a所示),从图中能够看到在初次循环时O和Ni供给了首要容量,别离到达128mAh/g和94mAh/g。
可是跟着循环的进行,O和Ni元素供给的容量敏捷削减,在83次循环时,O元素供给的容量仅为50mAh/g,Ni元素供给的容量也下降到了66mAh/g。
可是Mn和Co元素奉献的容量却跟着循环次数的添加而添加,例如榜初次放电时Mn、Co供给的容量别离14mAh/g和26mAh/g,可是跟着循环到83次时,48v电动车改60v能够吗两者的容量别离添加到了66mAh/g和53mAh/g。

作者: 本网记者 产品自动化
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