Gasgeneration in Lithiumzellen mit hochnickelhaltigen Kathoden und lokalisierten Hochkonzentrationselektrolyten

Hochnickelhaltige lagged-oxid-Kathoden (LiNixMnyCo1-x-yO2, x ≥ 0.8) weisen hohe Kapazitäten auf, erfahren jedoch während des Betriebs ein schnelles Kapazitätsverhalten und sind anfällig für Wärmeerzeugung und Gasfreisetzung. Fortschrittliche Elektrolyte, wie lokale Hochkonzentrationselektrolyte (LHCEs), stabilisieren die Kathode während des Betriebs erheblich und haben eine geringere Entzündbarkeit als konventionelle Elektrolyte, aber die Gasgeneration mit diesen Elektrolyten muss noch bewertet werden. Wir zeigen hier, dass die Gasgeneration einer hochnickelhaltigen Kathode in einem LHCE halb so hoch ist wie in einem konventionellen Elektrolyten bei 4,4 V. Die Gasgeneration im LHCE wird bei 4,3 V weiter reduziert, aber der LHCE erzeugt eine ähnliche Menge Gas wie der konventionelle Elektrolyt bei 4,6 V. Keiner der Elektrolyte kann die Gasgenerierung nach dem Betrieb verhindern; Kathoden nach 200 Zyklen erzeugen ähnliche Mengen Gas wie unberührte Kathoden während der Hochvolt-Halte. Es wird gezeigt, dass in beiden Elektrolyten der Sauerstoff aus dem Kathodengitter eine entscheidende Rolle bei der Gasgeneration spielt.