Liu等人研究了NCM為523、433的正極材料與碳負極材料組成全電池的循環性能。NCM532相對于433有高的比容量,它們分別為167mA·h·g-l和162mA·h·g-1[在
2.7~4.3V(相對于Li/Li+)]。雖然比容量相差僅幾毫安時每克,但低鎳含量的433有更好的循環性能。三個電池容量保持率在80%時的循環次數都超過2000次,當負極/
正極的容量比=1.19時(NCM433),容量保持率會更好,這說明電池的設計對于提高電池的循環性能也是非常重要的。他們認為433性能好的原因是:LifNi混排的比例更
小;循環過程中活性材料損失小;電池設計更合理。通過對三個電池交流阻抗譜的研究發現,NCM433循環2000次時阻抗增加最小,也說明正極的陽離子溶解最小,負極的SEI膜增長最小。這些主要還是由于Ni含量低,陽離子混排比例小,結構更穩定。
對于常規NCM523材料微調Co、Mn含量也可以改進材料的循環性能。Hyoung-GeunKim的研究結果表明,在NCM523材料的基礎上,Ni含量保持不變,Co減少0.04,Mn增加0.04,可以有效改進材料高溫高電壓條件下的循環性能和熱穩定性。這主要是由于增加非活性的Mn4+,穩定了材料的層狀結構。
在相同電壓范圍,三元材料隨著Ni含量的增加比容量增加,與
三元材料
的能帶分布有關。可以看出,Co和O的能帶重疊大于Ni和0的充疊,在充電過程中,Ni2+先氧
化生成Ni針,Ni針又先于C03+生成+4價,所以在相同電壓范圍,高鎳三元材料比容量高于低鎳三元材料。但由于Ni,+/4+和Co,+7針與0有能帶重疊,所以在高脫鋰狀態,晶格0會從晶格中脫出,造成高氧化態的M4+趨于形成M3+而導致循環性能變差。
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