缺陷驱动的富镍层状正极在锂离子电池中非均匀结构演变的见解
材料科学
2024-04-24 v1
摘要
最近，为了满足车辆和电网级大规模储能的需求，人们对富镍锂离子电池进行了大量的研究和改进。开发下一代高性能锂离子电池需要全面理解与结构演变相关的潜在电化学机制。本文采用先进的原位中子衍射和四维扫描透射电子显微镜技术，阐明了两种具有相同LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极但不同负极的全电池中电极的结构演变。发现两种电池中的正极在早期充电阶段均表现出非本征的两相行为，表明锂离子从正极的选择性脱出。但由于脱锂速率不同，石墨-硅混合负极电池中正极的非均匀演变比石墨负极电池中轻。此外，揭示了非均匀结构的形成是由包括Li/Ni无序和微裂纹在内的缺陷分布导致的，应通过组装合适的负极来抑制，以避免对电池性能的潜在威胁。本工作揭示了富镍锂离子电池不均匀性的起源，并强调了电极动力学控制对于更高容量和更长寿命电池的重要性。
引用
@article{arxiv.2404.15237,
title = {Insights into the defect-driven heterogeneous structural evolution of Ni-rich layered cathode in lithium-ion batteries},
author = {Zhongyuan Huang and Ziwei Chen and Maolin Yang and Mihai Chu and Zenan Li and Sihao Deng and Lunhua He and Lei Jin and Rafal E. Dunin-Borkowski and Rui Wang and Jun Wang and Tingting Yang and Yinguo Xiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.15237},
year = {2024}
}
备注
29 pages and 5 figures for manuscript; 30 pages, 14 figures and 4 tables for supplementary information