작동 가스 분석 및 중성자 회절을 통한 리튬 이온 배터리 Ni-풍부 다층 산화물 캐소드의 열 안정성 조사

열 안정성은 Ni-풍부 다층 산화물 캐소드의 전반적인 성능 지표에서 고려해야 할 중요한 매개변수입니다. 열 조건에서 캐소드 재료의 고유한 구조 안정성도 중요하지만 전해질과의 반응도 고려하는 것이 중요합니다. 본 논문에서는 작동 가스 분석, 외부 중성자 회절 및 차등 스캐닝 열량계(DSC)를 결합하여 Ni-풍부 NMC 캐소드의 열 안정성에 대한 보다 넓은 그림을 제공합니다. 네 가지 다른 충전 상태를 가진 Li1–xNi0.8Mn0.1Co0.1O2 (NMC811) 복합 재료가 전해질의 존재 유무에 따라 조사되었습니다. 전해질이 캐소드 재료의 구조적 및 열 분해를 크게 가속화할 수 있음이 발견되었습니다. 더 높은 충전 상태는 또한 캐소드 재료가 열 충격에 더 취약하게 만듭니다. 전해질 없이 O2 방출로 인한 구조적 변화가 층상에서 암염으로의 변환이 열 runaway 동안 주요 관찰 결과였습니다. 그러나 모든 샘플은 전해질 없이 300 °C까지 어닐링 후에도 일정 수준의 층상 구조를 유지했습니다. 비교적으로, 전해질을 사용해 동일한 실험 조건에서 가열된 캐소드 재료의 거의 모든 O3형 층상 위상은 암염 위상으로 변환되었습니다. 또한, 작동 가스 분석 실험에서 전해질과 함께 캐소드 재료를 어닐링할 때 CO2의 양이 거의 두 배 증가했습니다. 더 탈 리튬화된 NMC811 샘플은 더 이른 발열 온도에서 더 많은 CO2를 방출하여, 더 탈 리튬화된 샘플이 열 충격 동안 더 많은 열을 방출한다는 DSC 결과와 잘 일치합니다.