Li(Ni0.6 Co0.2 Mn0.2)O2 锂离子电池常温失效机理

李丽娟,朱振东,邵素霞,彭 文

( 合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽 合肥 230012 )

锂离子电池寿命的影响因素很多,失效机理复杂[1-2],衰减机理主要可分为极化[3]和材料破坏[1]两类。 极化主要表现为电池阻抗的增加,可能原因有:电池产气导致界面破坏,活性物质材料表面的副反应导致接触阻抗增加,以及电解液干涸等。 电极材料破坏主要体现在结构改变、活性物质晶粒破碎等。 电池极化与电极材料破坏关系紧密:材料的破坏可能会使电池极化增加;极化增加也会导致材料被破坏。

有关锂离子电池失效机理的研究较多。 H.H.Ryu 等[1]研究了高镍正极材料的容量衰减机理,指出相变产生的应力导致内部微裂纹不稳定,为电解液的渗透和微裂纹形成的内表面的降解提供了通道。 阮一钊等[2]通过高温加速LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨电池老化的研究,得出高温老化过程中固体电解质相界面(SEI)膜的持续生长,消耗大量Li+,是电池失效的主要原因。 三元正极材料[Li(NixCoyMnz)O2,x+y+z=1]在动力锂离子电池中的应用广泛,其中Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2(NCM622)的充放电可逆性良好,稳定性和安全性均高于高镍材料(x≥0.8),在电池领域受到了广泛重视。

有必要对循环过程中电池衰减的原因进行深入分析。 本文作者以NCM622 正极材料及石墨负极制作软包装电池,测试电池在常温下的循环性能。 将循环前、中、后期电池的阻抗进行对比测试,再拆解电芯,对正负极材料进行分析,进而研究NCM622 材料的常温循环失效机理。

1 实验

1.1 极片制备及电池组装

将正极材……