単結晶Ni豊富な層状陰極における運動的に誘発されたリチウムの不均一性のオペランド可視化

最新のニッケル豊富な層状酸化物陰極のリチウムイオンダイナミクスが（脱）リチウム化メカニズムにどのように影響するかを理解することは、電気化学的性能を改善するために重要です。ここでは、最近開発されたオペランド光学顕微鏡を用いて、単結晶LiNixMnyCo(1−x−y)O2（NMC）粒子内における2つの異なる運動的に誘発されたリチウムの不均一性を直接観察し、個々の粒子内で均一な（脱）リチウム化が起こるという概念に挑戦します。脱リチウム化の際、充電開始時のリチウム拡散係数の急速な増加により、リチウムが乏しい周辺とリチウムが豊富なコアを持つ粒子が形成されます。ほぼ完全なリチウム化状態における遅いイオン拡散と遅い電荷移動動力学も放電の終わりに不均一性をもたらし、リチウムが豊富な表面が完全なリチウム化を妨げます。有限要素モデリングは、これらの現象を再現するためには濃度依存の拡散係数が必要であることを確認します。我々の結果は、運動的な制限がNi-rich陰極における重要な初回サイクル容量損失を引き起こす様子を示しています。