锂离子电池富锂正极材料xLi2MnO3·（1-x）LiMO2(M=Co,Fe,Ni1/2Mn1/2…)的研究进展

新一代固溶体富锂正极材料xLi2MnO3.(1-x)LiMO2(M=Co,Fe,Ni1/2Mn1/2…)具有高比容量、优秀的循环能力以及新的电化学充放电机制,可能被用做新型高比能量锂离子电池正极材料.本文介绍了富锂正极材料的结构、合成方法、电化学性能研究,探讨了影响其电化学性能的若干因素.并对其进行的各种改性研究进行了概述,分析总结了不同富锂正极材料所具有的特性和发展趋势.     

电流过载工况下三元锂离子电池性能衰退机制

三元锂离子电池在电动汽车和电力储能领域广泛应用,其寿命与安全是行业关注热点。该文研究25A.h商用三元锂离子电池在额定电流和2倍额定电流工况下,全寿命周期内性能衰退规律,并拆解循环后电池,表征关键电池材料,分析负极界面变化,从原子层级推演三元电池性能衰退机制。结果表明,在电流过载工况下,电池循环1500周前后性能出现加速衰退,并伴随满电直流内阻升高,库伦效率降低,电池产气等现象。这可能是由于过载电流加速正极材料中Ni³⁺、Co³⁺和Mn⁴⁺离子的析出,并迁移至负极表面催化电解液溶剂分解成小分子气体引起。过渡金属离子溶出、电池内阻增大以及电池产气,3个因素耦合加强,共同导致三元锂离子电池性能“跳水”现象。     

三元电池和钛酸锂电池性能失效研究

锂离子电池寿命和安全已引起广泛关注。以25 Ah三元锂离子电池(NCM/C)和4.5 Ah钛酸锂电池(NCM/LTO)为样品,对比分析了这两种正极相似负极不同的电池在高温和低温工况下电池全寿命周期内性能衰退规律。拆解了新电池和循环后的电池,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对电池负极的形貌和界面进行对比;利用气相色谱(GC)分析了电池产气的组分和含量;采用C80微量量热仪对电池负极热学性能进行研究。结果表明,锂离子电池负极界面发生电解液分解的产气副反应是导致电池寿命快速衰退的重要原因;负极表面发生析锂是电池安全性能降低的主要因素。