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揭示富镍阴极表面的结构降解机理:表面有多厚?( Revealing the structural degradation mechanism of the Ni-rich cathode surface: How thick is the surface? )
Y Shin YS Kang DH Seo SY Park YK Dong
提高富镍LiNixCoyMnzO2(NCM,0≤x,y,z<1)的循环性能是实现基于富镍NCM阴极的充电电池商业化的关键。本文利用电化学阻抗谱(EIS)、扫描透射电镜-电子能量损失谱(STEM-EELS)和高角环形暗场(HAADF)STEM研究了富镍NCM/石墨圆柱18650型电池在4.2-4.4V范围内的结构退化与截止电压的关系,并用密度泛函理论(DFT)对富镍NCM表面进行了模拟。我们验证了通过阳离子混合,相变是连续的,而不是离散的,从表面到块体。我们的结果表明,在一定值时,表面相变区的厚度会导致电池性能的突然下降。我们发现电池性能的恶化主要是由于增加了正极中的扩散阻力。循环300次后,在阴极表面发现了一层10~25nm的阳离子混合层,随着充电电压的增加,该层逐渐增厚。此外,模拟结果表明,在较高的电化学电位下,阴极表面会自发地析出氧。
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