【干貨】鋰離子電池NCM111材料失效機理最新研究

三元材料適不適合在電動車上使用，今朝還沒有定論，但是有一點是肯定的，那就是三元材料容量高，容易合成，是一種性能十分優異的正極材料。三元材料目前面臨的最大的問題是要怎么樣在較高的容量發揮的前提下保證材料的良好的循環壽命。目前的研究發現，影響三元材料循環壽命的因素有以下幾點：

1）循環過程中表面晶體結構的重構。

2）在循環過程中由于各向異性的體積膨脹導致的二次顆粒破碎。這些問題可以通過二次顆粒微觀結構的改性，表面包覆解決，對充放電程序進行優化進行處理。

研究發現材料二次顆粒內部的顆粒-顆粒的連接結構會造成局部的電流密度上升，從而萌生很大的應力，從而影響材料的循環性能。同時顆粒內部各個部分之間，也存在著充電狀態不一致的現象，這會影響電極的電化學性能。在針對NCA材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的研究中發現，在化成過程中，存在核殼結構的嵌鋰過程，一般認為在較小的電流密度下和足夠的靜置時間，這樣一個不平均的擴散過程可以消失。但是最新的研究發現，卻對此提出了質疑。一般來說電池的充電狀態SOC指的是整個電池的充電狀態，而斯坦福大學的WilliamE.Gent等人通過技術手段實現了電極局部SOC的觀測，這對于研究電極內部的不平均性具有十分緊要的意義。研究中發現，即使靜置170小時，在NCM二次顆粒中依然觀察到了很高的Li+的不平均性，在一個直徑1-3μm的二次顆粒內部Li的濃度差別可以達到10%，這與我們所預想的狀態有很大的出入。WilliamE.Gent認為由于二次顆粒內部的一次顆粒隨機排布，導致萌生的應力有很大的各向異性，從而導致了Li濃度在顆粒內部的差異。這也導致了一個很大的問題，顆粒局部的SOC值過高，會導致局部過充，并加快該部分失效，從而導致材料整體的容量下降。

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