通过先进的 4D-STEM ACOM 分析研究 NMC 811 初级颗粒中的正极电解质界面形成
化学物理
2023-12-21 v1 材料科学
摘要
本研究聚焦于 NMC811，一种极具前景的高容量电池材料，并考察了与其使用相关的挑战，特别是由于化学反应导致的正极电解质界面（Cathode Electrolyte Interphase, CEI）层的形成。该层是 NMC811 的 LUMO 能级接近液态电解质 HOMO 能级的结果，导致在充电过程中发生电解质氧化和正极表面改变。稳定的 CEI 层可以通过减少高活性正极材料与电解质之间的相互作用来缓解进一步的降解。我们的研究利用 4D-STEM ACOM 和 STEM-EDX 等先进技术分析了 NMC811 上的 CEI 层，重点关注不同充电电压（4.3 V 和 4.5 V）的影响。结果显示了不同程度的降解以及在次级颗粒上形成的富氟层。详细分析表明，该层的成分随电压而异：在 4.5 V 时仅为 LiF，而在 4.3 V 时为 LiF 和 LiOH 的组合。尽管已知 LiF 作为 CEI 保护层具有稳定性，但我们的观察表明它并不能有效防止 NMC811 的降解。研究得出结论，导致次优 CEI 形成的杂质和不必要的化学反应是不可避免的。因此，未来的工作应集中于开发针对 NMC811 的保护策略，例如使用特定的添加剂或涂层。
引用
@article{arxiv.2312.13174,
title = {Investigating Cathode Electrolyte Interphase Formation in NMC 811 Primary Particles Through Advanced 4D-STEM ACOM Analysis},
author = {Kevyn Gallegos-Moncayo and Justine Jean and Nicolas Folastre and Arash Jamali and Arnaud Demortière},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.13174},
year = {2023}
}
备注
21 pages, 8 figures