高镍层状氧化物阴极LiNixMnyCozO2(NMC)在循环过程中会出现微裂纹,从而暴露新的阴极表面以进行寄生反应,并将活性阴极材料与导电电极矩阵隔离,进而导致阻抗增加和容量衰减。近日,得克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram对锂离子电池高镍阴极的开裂与表面反应性进行了展望研究。
本文要点:
1) 人们普遍认为,微裂纹是由于循环过程中初级粒子的各向异性晶格体积变化引起的。然而,某些电解质会在深度循环过程中减少NMC阴极中的微裂纹。这就提出了一个关于微裂纹起源的关键问题:微裂纹是加剧了表面稳定性,还是表面稳定性差导致了微裂纹的形成?为此,作者旨在为这一“鸡还是蛋”的问题进行阐述。
2) 作者认为,表面反应性对高镍阴极循环寿命的影响比颗粒破裂的影响更明显,并且颗粒破裂更多的是表面反应性的症状,而不是容量衰减的原因。
Steven Lee et.al Cracking vs. surface reactivity in high-nickel cathodes for lithium-ion batteries Joule 2023
DOI: 10.1016/j.joule.2023.09.006
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.09.006