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成像線站并關(guān)閉副教授,科技大學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周繼剛博士王博士與化學成象線站及廈門大學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)機理和衰減機理。

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能夠達到100nm的空間分辨率，并且能夠在50um時成像電極表面。