从正极到负极：理解21700型富镍NCM||石墨-SiOx电池中的锂损失
应用物理
2026-02-19 v2
摘要
锂离子电池转向更大尺寸电芯格式可增加总体可用能量，但会引入影响老化的不均匀性。本研究利用operando中子衍射、中子深度剖析和X射线计算机断层扫描技术，研究了具有NCM正极和石墨/SiOx负极的21700型电芯在循环老化下的退化行为。长时间循环导致锂损失，在正极侧表现为循环过程中NCM晶胞变化减小；在负极侧，该损失表现为完全锂化LiC6相的生成减少。老化过程中的差分电压分析不仅揭示了锂库存损失，还揭示了负极活性材料损失。衍射数据通过LiC12转变和LiC6起始向更低容量偏移证实了这一点，这表明触发相变所需的锂更少。跨越电极位置的锂浓度分布显示正极出现锂耗尽，而负极浓度升高表明固体电解质界面形成增加，暗示从正极消耗的锂沉积在负极侧。CT测量表明，电芯内部固有的不均匀性对宏观结构的影响大于老化引起的变化，表明观察到的容量衰减主要源于电极内部的微观退化过程。总体而言，这些组合技术为大型圆柱电芯中的锂损失、活性材料退化以及空间依赖的老化机制提供了直接证据。
引用
@article{arxiv.2511.05892,
title = {From cathode to anode: Understanding lithium loss in 21700-type Ni-rich NCM||Graphite-SiOx cells},
author = {Thien An Pham and Hannah Bosch and Giovanni Ceccio and Lukas Keller and Hannes Wolf and Nicolas Bucher and Peter Müller-Buschbaum and Ralph Gilles},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05892},
year = {2026}
}