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下图为LMO材料(图a)和NMC622材料(图b)在经过循环后的XRD图谱,从图上可以注意到,采用传统隔膜的对照组LMO材料的衍射峰向着个高的衍射角度移动,这表明LMO材料的晶体结构由于Li+的损失而发生了晶胞结构收缩。
而从图b中我们注意到,NMC622材料虽然经过了高温循环,但是晶体结构没有发生变化,这表明NMC622材料的晶体结构非常稳定,其在高温下的容量损失主要是因为SEI膜生长造成的内阻增加,使得容量不能充分发挥。
下表为使用两种隔膜的电池在经过循环后负极表面的元素分析结果。可以看到,相比于对照组,采用功能隔膜的电池负极表面的Mn元素的含量出现了明显的下降(LMO/石墨电池),但是对于NMC622材料而言,这种变化并不是很显著,也再次证明NMC622材料的结构稳定性非常好。
AnjanBanerjee根据上述实验数据和半电池的实验数据分析认为造成NMC622材料容量损失的主要因素并不是Li+的损失,而是SEI膜生长造成的内阻增加,这一推断也得到了电池交流阻抗图谱EIS的验证。下图为LMO/石墨电池和NMC622/石墨电池的EIS图谱,从图上可以注意到对于LMO材料,功能隔膜降低电池内阻的效果更加明显,中高频阻抗分别下降了2.5倍。对于NMC622材料而言,功能隔膜降低电池阻抗的效果就不那么明显了,相比于对照组高频阻抗仅下降25%,中频阻抗下降约2倍。
综合上面数据来看,AnjanBanerjee开发的这款具有自净化功能的隔膜,能够有效的中和电解液中的酸性物质,减少由这些酸性物质导致的副反应,明显降低由此导致的过渡金属元素溶解,进而减少过渡金属元素对负极SEI膜的破坏,减少电池内阻的能加,从而有效的提升锂离子电池的循环性能。这对于含Mn元素较多的NMC材料和锰酸锂材料而言非常重要,减少电解液中的HF能够有效的提升采用这些材料的循环性能。
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