鋰電池結(jié)構(gòu)變化大揭秘

對(duì)鋰電池過快充電可能損害其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，永久降低電池容量。我們或采用LNMO尖晶石來改善這一問題。

熒光分析結(jié)果表明，只充幾次電后，電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會(huì)明顯受損。

德國電子同步加速器研究所(DESY)研究人員UlrikeBösenberg博士，以及他在DESYX射線同步輻射源的團(tuán)隊(duì)首次直接觀察到了鋰電池的結(jié)構(gòu)變化。研究人員的熒光分析表明，只充幾次電后，電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會(huì)明顯受損。

對(duì)鋰電池快速充電可能會(huì)造成其容量永久性降低，繼而導(dǎo)致部分儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)失活。然而，充電比較緩慢的時(shí)候，這樣的破壞程度并不會(huì)立即發(fā)生。

一般情況下，鋰電池具有較高的電荷密度，但是，經(jīng)過數(shù)次充放電后，它們的存儲(chǔ)容量大大降低。鋰鎳錳氧化物尖晶石材料，也被稱為LNMO尖晶石，供應(yīng)了解決這個(gè)問題的潛在方法。LNMO尖晶石憑借其4.7V的高電壓，成為下一代能源儲(chǔ)存系統(tǒng)強(qiáng)有力的候選。這些尖晶石的電極由小晶體，或微晶組成。這些晶體反過來和導(dǎo)電性碳和粘合劑材料相連接形成薄層。

在研究過程中，研究人員在三種速率下給不同的電極分別進(jìn)行25次充放電循環(huán)，隨后測量了電極組成元素的分布情況。據(jù)觀察，快速充電時(shí)，錳和鎳會(huì)從晶體中濾出。此外，也觀察到電極會(huì)出現(xiàn)直徑達(dá)到0.1毫米的孔缺陷。隨后破壞了的區(qū)域?qū)⒉荒苡糜阡嚧鎯?chǔ)。

為精確電極材料中各種元素的分布，我們使用了叫做瑪雅檢測器的創(chuàng)新型熒光檢測器。該儀器是由布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室和CSIRO所研發(fā)，其由近400個(gè)收集樣品激發(fā)熒光的獨(dú)立元件組成。由于其高靈敏度和高分辨率，檢測器能在同一時(shí)間定位多種化學(xué)元素。

然而，研究人員至今尚未弄清楚溶解的錳和鎳原子去了哪里，并希望在今后的研究中能解決這個(gè)問題。