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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » 高镍材料的循环衰减问题
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liliu1989

银虫 (小有名气)

[求助] 高镍材料的循环衰减问题 已有3人参与

因为自身较高的克容量和比较成熟的合成工艺，三元材料，尤其是高镍的层状材料（NCM/NCA）系列备受关注。今后的高能量密度的电池中必不可少要用到NCM811等相对Ni含量较高的材料。但是较高的Ni含量也引发了高镍材料的很多问题。其中比较严重的就是与低Ni的材料相比，循环的稳定性明显变差。
希望大家来讨论一下，高Ni材料的循环衰减的主要原因，如果可以附上相关文献（一定要靠谱哦）更好。
抛砖引玉：
1. 离子混排相的存在以及循环中越来越多的过渡金属进入Li层
Scientific Reports，7 (2017)1408
2.循环过程中晶格结构发生剧烈的膨胀收缩，造成颗粒破裂，内阻升高
Chem. Mater. 2016, 28, 162-171.
3. 界面反应/寄生反应：高价态的Ni 加剧了电解液的分解以及副反应
Journal of The Electrochemical Society, 162 (7) A1401-A1408 (2015)
4.表面重构：颗粒表面会向NiO相转变，失去电化学活性（有些学者也认为NiO具有脱嵌Li的能力，有待大家讨论）
ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 1297-1308.                                   


大神们认为主要的影响因素是哪个或者哪一些呢？工业界有没有比较有效的解决方案或者思路？
小虫所知甚少，欢迎大家贡献~
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subaitao pei76569736

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满地乱滚的葡萄
1楼 2017-09-18 15:23:33
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

ywuweizi

版主 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
liliu1989: 金币+5, ★★★很有帮助 2017-09-19 11:37:14
我认为离子混排相的存在以及循环中越来越多的过渡金属进入Li层是主要原因
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7楼2017-09-18 18:46:01
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hanxing369

铜虫 (小有名气)
个人认为4为主。。。确切说应该是脱嵌过程中材料不可逆想变的程度越来越大。。。（这个貌似跟你的4更接近）。。。

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新手上路...
2楼2017-09-18 15:34:00
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liliu1989

银虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by hanxing369 at 2017-09-18 15:34:00
个人认为4为主。。。确切说应该是脱嵌过程中材料不可逆想变的程度越来越大。。。（这个貌似跟你的4更接近）。。。

您认为是所以是layer-spinel-rocksalt相变逐渐加剧是主要原因？这个相变是不是跟混排也有一定关系呢？还有就是您认为相变只在表面发生还是整个颗粒均匀发生呢？
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满地乱滚的葡萄
3楼2017-09-18 15:42:58
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Phys_Xu

木虫 (著名写手)
个人愚见，材料是否均一是关键
Li/Ni的均一，Ni/CoMn是否偏析等等

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4楼2017-09-18 17:13:53
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Phys_Xu

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
liliu1989: 金币+3, ★有帮助, 我之前也是做Li-rich的，我觉得这篇文章里面认为Ni-rich没有很严重的偏析问题啊。不过还是谢谢你啦 2017-09-19 10:10:33
引用回帖:
5楼: Originally posted by liliu1989 at 2017-09-18 18:40:31
有没有相关文献推荐？偏析这个说法最近好像在哪里看到过 但是一晃而过 没有好好看
...

Ni and Co Segregations on Selective Surface Facets and Rational Design of Layered Lithium Transition-Metal Oxide Cathodes
不是富镍，但也属于层状体系
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6楼2017-09-18 18:44:55
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liliu1989

银虫 (小有名气)
引用回帖:
7楼: Originally posted by ywuweizi at 2017-09-18 18:46:01
我认为离子混排相的存在以及循环中越来越多的过渡金属进入Li层是主要原因

大神你好～大神认为ceder大神说的NiO具有可逆脱嵌Li的说法是不对的么？有学者把高Ni表面包覆了一层混排相，稳定性提高了，我也觉得略神奇

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满地乱滚的葡萄
8楼2017-09-19 08:32:28
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光剑

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
liliu1989: 金币+2, ★有帮助 2017-09-22 17:30:21
我认为是Li Ni混排和表层材料相变导致的
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就是干
22楼2017-09-21 11:13:53
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liliu1989

银虫 (小有名气)
引用回帖:
34楼: Originally posted by pei76569736 at 2018-08-15 10:51:02
膜拜楼主大神，第一篇文献能否告诉下全名呢？主楼发的引用格式没有搜索到，下边三篇都搜索到了。

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2: Enhanced Electrochemical Performance From Reduced Cationic Disordering in Li Slab
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pei76569736
满地乱滚的葡萄
35楼2018-08-16 08:41:47
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小小一条鱼

木虫 (正式写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by ywuweizi at 2017-09-18 18:46:01
我认为离子混排相的存在以及循环中越来越多的过渡金属进入Li层是主要原因

目前除了掺杂取代Ni制备NCA和NCM，和表面包覆技术之外，是否有更好的方案来解决？请问，单晶三元材料这块，大神有没有什么独到的见解？
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37楼2018-10-28 17:49:08
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bear_聪

新虫 (初入文坛)
大神，我也在做NCM811，测试性能的时候先静置12h，然后0.1C 3圈化成，再进行1C循环测试，但是一直需要循环50圈左右比容量才会从165升高到190并逐渐稳定，还劳烦大神解惑一二！
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38楼2018-11-13 09:57:06
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普通回帖

liliu1989

银虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by Phys_Xu at 2017-09-18 17:13:53
个人愚见，材料是否均一是关键
Li/Ni的均一，Ni/CoMn是否偏析等等

有没有相关文献推荐？偏析这个说法最近好像在哪里看到过 但是一晃而过 没有好好看

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满地乱滚的葡萄
5楼2017-09-18 18:40:31
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1414170193

银虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by liliu1989 at 2017-09-18 15:42:58
您认为是所以是layer-spinel-rocksalt相变逐渐加剧是主要原因？这个相变是不是跟混排也有一定关系呢？还有就是您认为相变只在表面发生还是整个颗粒均匀发生呢？...

表面，随着循环的进行表面NiO层和尖晶石相层逐渐加厚

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9楼2017-09-19 11:09:53
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1414170193

银虫 (小有名气)
引用回帖:
8楼: Originally posted by liliu1989 at 2017-09-19 08:32:28
大神你好～大神认为ceder大神说的NiO具有可逆脱嵌Li的说法是不对的么？有学者把高Ni表面包覆了一层混排相，稳定性提高了，我也觉得略神奇
...

NiO不是电子和锂离子绝缘吗？

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10楼2017-09-19 11:13:50
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