NCM811/充电机充电石墨系统蓄电池，电解液为1M的EC/EMC/DEC(3∶5∶2)电解液，将充电机充电蓄电池在45℃下循环实验。

一、充电机充电蓄电池外观差异

将循环前后的电芯进行比照,发现循环后的充电机充电蓄电池发作必定程度的鼓胀,厚度比循环前的充电机充电蓄电池更大。厚度添加一方面是高温循环导致电解液发作副反响分解,发作气体成分;另一方面则可能是正极和负极自身发作了胀大。将充电机充电蓄电池进行拆解发现,存储前的充电机充电蓄电池拆开后有电解液流出,而循环后的充电机充电蓄电池基本上没有可活动的电解液,这说明高温循环进程对电解液有很多的耗费,电解液副反响比较严峻。

二、正极结构和描摹分析

图2.循环前后充电机充电蓄电池正极XRD图谱

循环前的正极衍射强峰能够归属于六方α-NaFeO2 结构,空间群为R3m,26.5°邻近的衍射峰为导电石墨的(002)衍射峰。循环后正极结构并未发作明显改变,主体仍然坚持资料原有的层状结构,但衍射峰相对未循环的正极向低角度方向偏移,循环后资料晶格沿c轴方向发作胀大。

循环前后的正极中都没有岩盐相或尖晶石相衍射峰,可能是这些杂相的含量在XRD检测限之外,或结晶度低衍射峰宽化严峻。XRD 成果表明,高温循环容量阑珊并不是层状资料的体相结构改变导致的。

图3.循环前后充电机充电蓄电池正极SEM图谱

       图3(a)为循环前正极的SEM 相片,一次颗粒与一次颗粒结合严密,晶界不容易分辩,颗粒内部可观察到有少数孔隙存在,这与资料的组成条件有关。循环后正极断面描摹如图3(b)所示,图中可见颗粒内部沿着一次颗粒晶界构成了很多的裂缝,这种现象在高镍资料相关文献中也有报。资料在充放电进程中跟着锂离子的嵌入和脱出不断发作着缩短和胀大,因为颗粒各向异性,发作的应力使二次颗粒内部晶界逐步明显并发作细小裂缝,电解液进入这些裂缝在正极资料外表效果构成新的界面膜,界面反响又不断加重了内部缝隙的增殖,这些效果彼此累加终究导致资料颗粒的破碎。资料颗粒破碎会导致活性资料的脱落或导致电子触摸变差,然后导致充电机充电蓄电池极化添加,有用活性物质含量下降,然后下降充电机充电蓄电池的可逆容量。

三、正极容量丢失

图4.循环前后扣电容量

循环前正极均匀扣电容量为3.8343 mAh, 500圈循环后均匀容量削减为2.743 mAh,容量坚持率为71.5%,正极的阑珊容量高达29.5%。尽管循环后正极资料的主体结构不发作改变,但是资料在重复的充放电进程中发作破碎。颗粒破碎后电解液进入新构成的裂缝处发作界面反响,构成一部分非电化学活性的NiO 等结构,使正极的可逆容量下降;一起,破碎后的颗粒电子电导被破坏,法拉第反响进程受按捺,资料容量不能充分发挥;再者,颗粒破碎导致部分活性资料从正极上剥离,资料失掉反响活性。能够看出,循环进程中的正极资料颗粒破碎是导致其活性容量下降的一个重要因素。

定论：

       NCM811/石墨软包全充电机充电蓄电池在45℃条件下1C恒电流充放电循环500圈,容量坚持率为85%。XRD成果显现循环后的正极仍然坚持资料开始的层状结构,表明资料循环容量阑珊与体相结构改变无关。正极的平面以及断面SEM 图中,循环后的正极颗粒沿一次颗粒的晶界呈现很多的裂缝,乃至呈现颗粒破碎,使正极发作胀大,一起新的资料/电解液界面成膜等副反响导致电解液很多耗费。资料呈现裂缝以及破碎后与导电剂的触摸变差,正极传荷阻抗敏捷添加,终究导致循环时充电机充电蓄电池极化增大,充电机充电蓄电池容量在循环时发作衰减。因而,NCM811资料二次颗粒内部发作裂缝是导致其高温循环功能阑珊的主要原因。经过控制资料的组成条件,下降资料内部的各向异性程度,削减循环进程中颗粒内部所发作的应力,或选用包覆处理削减循环中颗粒体积改变程度等，将有利于改进高镍三元资料的高温循环功能。