リチウムイオン電池正極材の熱損失原因の解析

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Portable Power Station Supplier

テスラに代表される電気自動車では、リチウムイオン電池の正極材料としてNCA、NCM811、NCM622などの高ニッケル系材料が使用されています。 しかし、この高ニッケル層状正極材料には安全性の問題がある、とカナダの光源エネルギー貯蔵グループのドクターが報告した。 周 偉 博士

厦門科技大学化学イメージング線ステーション副教授の王建氏は、複合複合電極の熱の相分布が複合複合電極の熱を制御できなくなるまで、また熱損失の前後で多相分離現象が起こるまで、初めて明らかにした。 関連性はナノレベルで可視化され、熱の制御不能は導体とバインダーの分布と密接に相関している可能性があることがわかりました。 NCA、NCM811、NCM622 に代表されるリチウムイオン電池は、高容量、低コスト、環境への危険性がないなどの利点があります。

現在はテスラに代表される電気自動車が使われています。 しかし、高ニッケル層正極には安全性に問題があり、特に高温下では下層材料が分解し、酸素が放出され、熱制御不能を引き起こし、電池の燃焼爆発につながります。 基礎理論の観点から、熱制御不能状態における固体電極の相分離を深く理解することは、この材料固有の安定性の欠陥を根本的に解決するために重要です。

実用分析の観点から見ると、研究段階の挙動は実際の多孔質複合電極において分離されており、正極材料のサイズ効果、結晶表面調節、および表面不動態膜との相関関係に対応しており、基礎研究と実際の応用段階です。 理想的な組み合わせ方法。 しかし、このアイデアを実現するには高度な特性評価手段が必要です。

ドクター カナダ光源ストレージグループの Zhou Wei 氏と Dr. 化学イメージングラインステーションの王建氏は、厦門理工大学の道務副教授と緊密に協力し、元素と軌道選択性、化学構造と電子構造の透過型X線スキャン技術を革新しています。

MicroT (PEEM) は、多孔質電極内のサーモスタット酸リチウム積層粒子の相分離の挙動を研究するために使用されます。 この研究は、ChemicalCommunications の形式で研究ハイライトとして報告されています。 著者らは、その場観察を通じて、複合複合電極の熱が制御不能になるまでの複合複合電極の熱の相分布と、熱が制御不能になる前後の相関関係における各種相分離現象の相関関係を可視化した。

視覚化。 単一電極粒子レベルでの相分離前後の熱損失は予測できない不均一性を示します。 この不均一性と粒子サイズ、結晶表面構造は明らかではありませんが、導電剤とバインダーの分布は密接に相関しています。

熱損失前後の同一粒子で分離されたナノ可視化を実現し、その電極環境と関連付けたのは今回が初めてです。 この手段は積層材料の熱変位挙動をさらに深めることに意義があり、他の電極システムの反応メカニズム、減衰メカニズムを促進して熱制御不能を研究するのに適しています。 この記事ではまず、コバルト酸リチウム、PVDF、導電性カーボンブラックの分布などの電極コンポーネントに対する PEEM の要素の元素感度を使用します。

熱損失前は、導電剤とバインダーは均一に混合され共存しているが、この凝集はコバルト酸リチウム粒子と粒子の表面で不均一になっている。 PVDF の熱損失は明らかですが、導電性カーボンブラックは凝集体の形でリチウムコバルト酸内に均一に分散されています。 PEEM は 100 nm の空間分解能に達し、50 um の電極表面を画像化できます。

高い空間分解能と広い撮像間隔により、多粒子の高解像度撮像を実現します。 コバルト酸リチウム粒子の形態は、サーモスタット前後の同じ電極粒子の熱変位挙動を研究するために使用できます。 導電剤の最新の発見、バインダーの分布は、リチウムイオン電池の正極材料の熱制御不能図 1 につながる可能性があります。

サーモスタット後の元素分布と相関関係および相関図（A、B）（C、D）はそれぞれに分かれています。ピクセル単位のコバルト元素のコバルト元素の吸収スペクトルは、CO2 +（熱放出制御酸素形成）、CO3 +（LCO）またはCO3.5 +（通常フル充電LCO）のスペクトル分解フィッティングを含む単一相を使用しています。 相分離の大きな不均一性は、図 C と D によく反映されています。

得られた要素プロファイルで相分離マップを取得すると、この相分離は熱損失前後の導電性カーボンブラックの分布と大きな相関関係があることがわかります。 サーモスタットにより相分離のサイズが大幅に縮小されました。 これは、過去に化学チャージを行った後に化学チャージを行って得られた結論とは異なります。

電極粒子、サイズ、結晶表面の配向の影響は、粒子環境、特に導電剤の影響よりもはるかに小さくなります。