淺析鋰離子電池正極材料熱失控的真實原因

成像后的相位色散之前和之后的熱失控的復(fù)合電極的一個電極粒子,和可視化各個階段的相關(guān)色散現(xiàn)象前后熱失控的在納米尺度上,專家發(fā)現(xiàn),熱失控可能密切相關(guān)的色散導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。

由特斯拉電動汽車使用NCA,NCM811或NCM622高鎳三元材料鋰離子電池陽極材料,然而高鎳層的積極信息安全問題,加拿大光源能量存儲組周記幫派王博士博士和化學(xué)成像線站并關(guān)閉副教授,科技大學(xué)在廈門第一次將雜亂相分布的復(fù)合電極前后熱失控的成像水平的單粒子電極,和各種前后熱失控的納米尺度的相分離現(xiàn)象其他可視化的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)熱失控可能密切相關(guān)導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的分散。

以NCA、NCM811、NCM622為代表的高鎳層陽極鋰離子電池具有容量大、成本低、對環(huán)境危害小等優(yōu)點。如今，以特斯拉為代表的電動汽車正在競相使用。

但是，使用高鎳片層正極存在安全問題，特別是高溫下的地下數(shù)據(jù)分化和氧釋放會導(dǎo)致熱逃逸，進(jìn)而導(dǎo)致電池燃燒爆炸。從基礎(chǔ)理論的角度，了解固體電極在熱失控狀態(tài)下的相分離，從根本上解決此類數(shù)據(jù)固有的穩(wěn)定性缺陷具有重要的意義。

從實用的角度來看,它是一種理想的方法將基礎(chǔ)研究與實際應(yīng)用相結(jié)合分離研究行為實踐的多孔復(fù)合電極,并對應(yīng)相關(guān)的正電極數(shù)據(jù)的規(guī)模效應(yīng),晶體表面控制和外部的鈍化膜。然而，這一假設(shè)只能通過高級表征技術(shù)來實現(xiàn)。

加拿大光源儲能集團(tuán)周繼剛博士王博士與化學(xué)成象線站及廈門大學(xué)科技路副教授密切合作，使異性具有元素和軌跡靈敏度的選擇性，化學(xué)和電子結(jié)構(gòu)的透射x射線掃描顯微鏡技術(shù)(PEEM)討論了熱失控情況下鈷酸鋰層電極粒子在多孔電極中的相分離行為。這項工作被報道為化學(xué)通訊的一個研究重點。

在現(xiàn)場討論后，作者首先在單電極粒子水平上成像了熱逃逸前后混沌復(fù)合電極的相散，并在納米尺度上可視化了熱逃逸前后各種相分離現(xiàn)象的相關(guān)性。熱逃逸前后的相分離導(dǎo)致了單個電極粒子水平上的不均勻性。非均質(zhì)性與晶粒尺寸和晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)，而與導(dǎo)電膠和粘結(jié)劑的分散性密切相關(guān)。

這是首次觀察到同一粒子在熱逃逸前后的電極環(huán)境并將其關(guān)聯(lián)起來。該技術(shù)對進(jìn)一步了解層狀數(shù)據(jù)的熱逃逸行為具有重要意義，可用于其它電極系統(tǒng)研究熱逃逸的反應(yīng)機(jī)理和衰減機(jī)理。

在本文中，PEEM的元素靈敏度首次被用于電極組件的其他納米級成像，包括鋰鈷氧化物、PVdF和導(dǎo)電炭黑的彌散。

在熱失控之前，導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑混合均勻，呈現(xiàn)出共存的聚集形態(tài)，但鋰鈷氧化物顆粒的聚集形態(tài)和顆粒間的彌散形態(tài)并不均勻。熱逃逸后，PVdF熱分化明顯，導(dǎo)電炭黑仍以聚集的形式不均勻分布在鋰鈷氧化物表面。PEEM能夠達(dá)到100nm的空間分辨率，并且能夠在50um時成像電極表面。