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韩国研究人员的一项新研究表明,在制造高镍、锰涂层正极电池的过程中,将前驱体材料暴露在空气中会引发化学变化,加速电池衰减。
科学家发现,锰作为一种常用于稳定高镍正极的元素,在某些制造条件下可能成为不稳定的源头。将前驱体材料存放在暴露于空气的环境中,会使颗粒表面的锰氧化,形成具有研究人员所称的“Jahn-Teller畸变”锰物种的缺陷区域。
研究称,这些畸变表面更具反应性,导致电解质分解和其他衰减过程。在富镍电池系统中,研究人员表示,这种缺陷在长期循环测试中可使容量衰减率几乎翻倍。
汉阳大学(Hanyang University)能源与生物科学系教授、该研究负责人Jin Ho Bang表示:“我们发现,通常用于保护高镍正极的富锰外壳,如果前驱体化学过程没有仔细控制,反而可能成为降解的催化剂。即使前驱体储存历史的微小变化,也可能显著影响电池的稳定性。”
研究人员表示,在合成过程中增加过量锂的用量可以抑制缺陷的形成,恢复稳定的锰-氧键合,使改性后的正极在测试中保持超过90%的容量。
该研究以“Precursor-driven Jahn-Teller distortion as a hidden origin of surface instability in Mn-stabilized Ni-rich cathodes”为题发表在《Energy and Environmental Science》期刊上。
该发现与此前关于湿气暴露会降解富镍电池材料的研究相呼应,突显出前驱体处理仍是正极制造中一个未被充分重视的变量。
(素材来自:Hanyang University 全球锂电池网、全球储能网、新能源网综合) |