儲能電池帶來更多優(yōu)化潛力

導讀英國的科學家研究了暴露于周圍大氣對鋰離子電池鎳錳鈷陰極的影響。盡管許多陰極設計對濕氣敏感，但該小組發(fā)現(xiàn)，目前獲得市場份額的富鎳陰極特別脆弱，并且暴露于空氣中的濕氣會遭受不可逆的功率損耗。

由英國沃里克大學（Warwick University）領導的科學家調查了生產或儲能過程中暴露于大氣中的環(huán)境對富鎳陰極的影響，發(fā)現(xiàn)保持材料無水分是最大限度地利用最終將要使用的電池的關鍵。在很大程度上，由于鈷供應鏈的擔憂和不穩(wěn)定，電池制造商正越來越多地轉向無鈷或“富鎳”設計，通常使用80％的鎳、10％的錳和10％的鈷（NMC 811）。由于濕氣對許多陰極結構都是一個問題，華威大學的研究人員著手研究NMC－811材料中濕氣可能觸發(fā)的機制，并確定在制成電池之前制造和存儲陰極的理想條件。

華威大學的一組人員將陰極暴露在不同的溫度和濕度下，然后使用一系列測試和成像技術分析其電池性能。該研究在Electrochimica Acta上發(fā)表的論文“環(huán)境儲能條件對鋰離子電池NMC－811陰極的結構和電化學性能的影響”中進行了描述。

與對照樣品相比，兩個陰極均“處于暴露狀態(tài)”，而其他陰極在暴露于濕氣后烘干后，其初始容量降低，循環(huán)性能下降。該小組將其歸結為暴露在大氣中后材料中氧化物和碳酸鹽的形成，然后不可逆地降低了離子和電導率。

沃里克大學的梅拉妮·洛夫里奇解釋說“雖然眾所周知，這里的水分是有問題的，但我們將確定最佳的儲能條件，以減輕電池性能的不必要的過早退化?！边@些措施對于提高處理能力并最終保持性能水平至關重要。這也與其他富含Ni的系統(tǒng)（例如NCA材料）有關。”

盡管電池制造商充分意識到需要使正極材料免受潮氣和大氣的影響，但了解引起問題的機理對于開發(fā)潮氣穩(wěn)定的材料或為NMC－811正極的存儲和制造確定理想條件非常有用。

這項研究中的陰極暴露了28天，研究人員說這與制造工廠中可以看到的實際存儲時間保持一致。但是，他們的下一階段研究將集中于短期濕氣暴露的影響，從而為NMC電池制造中的工藝和材料優(yōu)化帶來更多潛力。