편집자 선택—X선 회절 및 기타 진단법으로 연구된 리튬 이온 배터리의 NCM-811 양극의 용량 감소 메커니즘

NCM-811과 같은 니켈이 풍부한 층산화물은 전기 자동차와 같은 응용 분야에 유망한 리튬 이온 배터리 양극 재료입니다. 그러나 특히 높은 전압에서 뚜렷한 용량 감소로 인해 사이클 수명이 제한되는 경우가 여전히 있으며, 이 면의 열화 메커니즘은 부피 내에서의 해로운 반응인지 표면에서의 것인지 여전히 논란이 되고 있습니다. 여기에서는 인사이트 동기화 X선 분말 회절, 임피던스 분광학 및 X선 광전자 분광법의 조합으로 NCM-811/흑연 풀셀의 용량 감소를 1000 사이클에 걸쳐 조사합니다. NCM-811 재료에 집중하기 위해, 우리는 흑연을 미리 리튬화함으로써 음극에서 Li 손실을 제외했습니다. 우리는 NCM-811 격자 매개변수와 용량 감소 간의 정량적 상관관계를 발견할 수 있었습니다. 우리의 결과는 1000 사이클 동안 관찰된 약 20%의 용량 손실의 원인이 될 수 있는 부피 구조에서 중요한 변화가 없음을 증명합니다. 그러나 우리는 저항성 표면 층의 형성을 확인했으며, 이는 (i) 형성을 위해 잃어버린 물질로 인한 용량의 비가역적 손실과 (ii) 상당한 임피던스 증가의 원인입니다. 추가 증거로는 표면 층이 기본 NCM-811 입자 주위에 점진적으로 형성된다는 것입니다.