任何事物都是有兩面性，並不是有利的物質(zhì)越多越好，好比如三元鋰電池的鎳含量。鎳含量適當(dāng)時(shí)，其能提高電池儲(chǔ)鋰空間，反之，超過(guò)臨界值時(shí)，鋰電池容量反而會(huì)衰減，那容量衰減原理是什麼呢？
鋰電池在迴圈過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)離子混排、應(yīng)力誘導(dǎo)微裂紋的現(xiàn)象,是導(dǎo)致容量衰減的主要原因。本文主要為大家介紹陽(yáng)離子混排現(xiàn)象。
陽(yáng)離子混排
由於二價(jià)鎳離子與鋰離子的體積差不多大，因此在放電時(shí)鋰離子大量脫出的時(shí)候，二價(jià)鎳離子佔(zhàn)據(jù)鋰離子晶格位置。而離子的錯(cuò)位，引起結(jié)構(gòu)改變，其嵌鋰能力也隨之改變。在充放電過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)表面重構(gòu)的現(xiàn)象，原因是正極材料表面脫嵌鋰的壓力最大，速度最快，陽(yáng)離子出現(xiàn)混排導(dǎo)致表面晶格發(fā)生改變。
鎳含量越高，三價(jià)鎳離子易被還原成二價(jià)，則發(fā)生陽(yáng)離子混排的概率越大。抑制陽(yáng)離子混排，主要從以下幾個(gè)角度考慮：
1.採(cǎi)取措施減少二價(jià)鎳離子的生成，從根本上截?cái)喟l(fā)生混排的根源；
2.摻雜鎂離子，其能夠比鎳更先搶佔(zhàn)鋰留下的空位，避免了鎳的進(jìn)入。雖然鎂離子不參與充放電過(guò)程，但對(duì)材料結(jié)構(gòu)起到支撐作用。
3.調(diào)整鎳與鋰的摩爾比以及調(diào)整製備工藝，將原材料對(duì)陽(yáng)離子混排的影響降低。
事實(shí)上，除了鎳離子會(huì)影響鋰的空間外，還有少量的鈷離子、錳離子及生產(chǎn)正極材料時(shí)引入的雜質(zhì)。在正極材料製備過(guò)程中，原料會(huì)與空氣中水和二氧化碳等發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鋰等物質(zhì)，其將會(huì)在迴圈過(guò)程分解產(chǎn)生氣體,吸附於材料的表面造成活性物質(zhì)與電解液的接觸不佳,極化增大,迴圈性能也隨之惡化。
