ຂ່າວອຸດສາຫະກໍາ

ການປ້ອງກັນການປ່ອຍອົກຊີເຮັດໃຫ້ແບດເຕີຣີ້ Lithium-Ion ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງທີ່ປອດໄພກວ່າ

2021-10-22



ການປ່ອຍອົກຊີເຈນອອກຈາກວັດສະດຸຫມໍ້ໄຟສາມາດເຮັດໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ runaway. ສິນເຊື່ອ: Takashi Nakamura

 

ກຸ່ມຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ຜະລິດຄວາມເຂົ້າໃຈສົດໆກ່ຽວກັບການປ່ອຍອົກຊີໃນຫມໍ້ໄຟ lithium-ion, ປູທາງໄປສູ່ຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງທີ່ເຂັ້ມແຂງແລະປອດໄພກວ່າ.

 

ແບດເຕີຣີລຸ້ນຕໍ່ໄປທີ່ເກັບຮັກສາພະລັງງານຫຼາຍແມ່ນສໍາຄັນຖ້າສັງຄົມບັນລຸເປົ້າຫມາຍການພັດທະນາແບບຍືນຍົງຂອງສະຫະປະຊາຊາດແລະຮັບຮູ້ຄວາມເປັນກາງຂອງຄາບອນ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຄວາມຮ້ອນຂອງຄວາມຮ້ອນທີ່ສູງຂື້ນ, ແບດເຕີລີ່ຮ້ອນເກີນໄປເຊິ່ງບາງຄັ້ງສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການລະເບີດຂອງຫມໍ້ໄຟ.

 

ອົກຊີເຈນທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກ cathode active material ແມ່ນຜົນກະທົບຕໍ່ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນ, ແຕ່ຄວາມຮູ້ຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບຂະບວນການນີ້ແມ່ນບໍ່ພຽງພໍ.

 

ນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ Tohoku ແລະສະຖາບັນຄົ້ນຄວ້າລັງສີ Synchrotron ຂອງຍີ່ປຸ່ນ (JASRI) ໄດ້ສືບສວນພຶດຕິກໍາການປ່ອຍອົກຊີເຈນ ແລະ ການປ່ຽນແປງໂຄງສ້າງຂອງວັດສະດຸ cathode ສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ lithium-ion LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 (NCM111). NCM111 ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນວັດສະດຸຂອງແບດເຕີລີ່ oxide-based ໂດຍຜ່ານການ titration coulometric ແລະ X-ray diffractions.

 

ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຄົ້ນພົບ NCM111 ຍອມຮັບ 5 mol% ຂອງການປ່ອຍອົກຊີເຈນໂດຍບໍ່ມີການ decomposing ແລະການປ່ອຍອົກຊີເຈນທີ່ induced ຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງໂຄງສ້າງ, ການແລກປ່ຽນຂອງ Li ແລະ Ni.

 

ເມື່ອອົກຊີເຈນຖືກປ່ອຍອອກມາ, ມັນຈະຫຼຸດຜ່ອນການປ່ຽນໂລຫະ (Ni, Co ແລະ Mn ໃນ NCM111), ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສາມາດໃນການຮັກສາຄ່າທີ່ສົມດູນໃນວັດສະດຸ.

 

ເພື່ອປະເມີນຜົນນີ້, ກຸ່ມຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ນໍາໃຊ້ spectroscopy ການດູດຊຶມ Xray ອ່ອນທີ່ BL27SU SPring-8 — a JASRI ໄດ້ດໍາເນີນການສະຖານທີ່ radiation synchrotron ຂະຫນາດໃຫຍ່ໃນປະເທດຍີ່ປຸ່ນ.

 

ພວກເຂົາເຈົ້າສັງເກດເຫັນການຫຼຸດຜ່ອນ Ni3+ ທີ່ມີການຄັດເລືອກໃນ NCM111 ໃນຕອນເລີ່ມຕົ້ນຂອງການປ່ອຍອົກຊີ. ຫຼັງຈາກການຫຼຸດຜ່ອນ Ni ສໍາເລັດ, Co3+ ຫຼຸດລົງ, ໃນຂະນະທີ່ Mn4+ ຍັງຄົງບໍ່ປ່ຽນແປງໃນລະຫວ່າງ 5 mol% ຂອງການປ່ອຍອົກຊີ.

 

"ພຶດຕິກໍາການຫຼຸດຜ່ອນການແນະນໍາຢ່າງແຂງແຮງວ່າ NI ທີ່ມີຄ່າສູງ (Ni3+) ເສີມຂະຫຍາຍການປ່ອຍອົກຊີເຈນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ," Takashi Nakamura, ນັກຂຽນຫນັງສືກ່າວ.

 

ເພື່ອທົດສອບສົມມຸດຕິຖານນີ້, Nakamura ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານຂອງລາວໄດ້ກະກຽມ NCM111 ທີ່ມີ Ni3+ ຫຼາຍກວ່າ NCM111 ຕົ້ນສະບັບ. ດ້ວຍຄວາມແປກໃຈຂອງພວກເຂົາ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ຄົ້ນພົບ NCM111 ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ອຍອົກຊີເຈນທີ່ຮຸນແຮງກວ່າທີ່ຄາດໄວ້.

 

ອີງຕາມສິ່ງດັ່ງກ່າວ, ກຸ່ມຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ສະເຫນີວ່າໂລຫະການປ່ຽນແປງທີ່ມີຄ່າສູງເຮັດໃຫ້ destabilize ອົກຊີເຈນໃນເສັ້ນດ່າງໃນວັດສະດຸຫມໍ້ໄຟທີ່ອີງໃສ່ອົກຊີ.

 

"ການຄົ້ນພົບຂອງພວກເຮົາຈະປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນການພັດທະນາຕໍ່ໄປຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງແລະແບດເຕີລີ່ຮຸ່ນຕໍ່ໄປທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ປະກອບດ້ວຍການປ່ຽນໂລຫະອອກໄຊ,", Nakamura ກ່າວ.

 

ອ້າງອິງ: “Lattice Oxygen Instability in Oxide-Based Intercalation Cathodes: A Case Study of Layered LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2†by Xueyan Hou, Kento Ohta, Yuta Kimura, Yusuke Tamenori, Kazuki Tsuruta, Koji Amezawa and Takashi , 23 ມິຖຸນາ 2021, Advanced Energy Materials.
DOI: 10.1002/aenm.202101005

 

ທຶນ: Grant-in-Aid for Scientific Research (JP18K05288?JP19H05814) ໂຄງການຄົ້ນຄວ້າສໍາຫລັບ CORE lab ຂອງ “Dynamic Alliance for Open Innovation Bridging Human, Environment and Materials†in “Network Joint Research Center for Materials and Devices.â. €