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英国研究大气对锂离子电池的影响 最大限度利用储能电池的关键

TIME : 2020-12-09

导读:英国的科学家研究了暴露于周围大气对储能锂电池镍锰钴阴极的影响。尽管许多阴极设计对湿气敏感,但该小组发现,目前获得市场份额的富镍阴极特别脆弱,并且暴露于空气中的湿气会遭受不可逆的功率损耗。

 

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由英国沃里克大学(Warwick University)领导的科学家调查了生产或储能过程中暴露于大气中的环境对富镍阴极的影响,发现保持材料无水分是最大限度地利用最终将要使用的电池的关键。

 

在很大程度上,由于钴供应链的担忧和不稳定,电池制造商正越来越多地转向无钴或“富镍”设计,通常使用80%的镍、10%的锰和10%的钴(NMC 811)。由于湿气对许多阴极结构都是一个问题,华威大学的研究人员着手研究NMC-811材料中湿气可能触发的机制,并确定在制成电池之前制造和存储阴极的理想条件。

 

华威大学的一组人员将阴极暴露在不同的温度和湿度下,然后使用一系列测试和成像技术分析其电池性能。该研究在Electrochimica Acta上发表的论文“环境储能条件对锂离子电池NMC-811阴极的结构和电化学性能的影响”中进行了描述。

与对照样品相比,两个阴极均“处于暴露状态”,而其他阴极在暴露于湿气后烘干后,其初始容量降低,循环性能下降。该小组将其归结为暴露在大气中后材料中氧化物和碳酸盐的形成,然后不可逆地降低了离子和电导率。

 

沃里克大学的梅拉妮·洛夫里奇解释说:“虽然众所周知,这里的水分是有问题的,但我们将确定最佳的储能条件,以减轻电池性能的不必要的过早退化。”这些措施对于提高处理能力并最终保持性能水平至关重要。这也与其他富含Ni的系统(例如NCA材料)有关。”

 

尽管电池制造商充分意识到需要使正极材料免受潮气和大气的影响,但了解引起问题的机理对于开发潮气稳定的材料或为NMC-811正极的存储和制造确定理想条件非常有用。

 

这项研究中的阴极暴露了28天,研究人员说这与制造工厂中可以看到的实际存储时间保持一致。但是,他们的下一阶段研究将集中于短期湿气暴露的影响,从而为NMC电池制造中的工艺和材料优化带来更多潜力。

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