陰極活性材料釋放的氧氣是熱失控的一個(gè)觸發(fā)因素，然而我們對(duì)這一過(guò)程的了解還不夠。

來(lái)自日本東北大學(xué)和日本同步輻射研究所(JASRI)的研究人員調(diào)查了鋰離子電池正極材料 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（NCM111）的氧氣釋放行為和相關(guān)結(jié)構(gòu)變化。通過(guò)庫(kù)侖滴定法和X射線衍射方法，NCM111作為一種基于氧化物的模型電池材料。

研究人員發(fā)現(xiàn)NCM111接受5mol%的氧氣釋放而不分解，并且氧氣釋放誘發(fā)了結(jié)構(gòu)的不協(xié)調(diào)，即Li和Ni的交換。當(dāng)氧氣被釋放時(shí)，它減少了過(guò)渡金屬（NCM111中的Ni、Co和Mn），降低了它們?cè)诓牧现斜３制胶怆姾傻哪芰Α?/p>

為了評(píng)估這一點(diǎn)，研究小組在BL27SU SPring-8--日本JASRI運(yùn)營(yíng)的大型同步輻射設(shè)施中利用軟X射線吸收光譜。

他們觀察到，在氧氣釋放的初始階段，NCM111中存在選擇性的 Ni3+還原。在鎳還原完成后，Co3+減少，而Mn4+在5mol%的氧氣釋放期間保持不變。

該論文的共同作者Takashi Nakamura說(shuō)：“這些還原行為強(qiáng)烈地表明，高價(jià)鎳（Ni3+）明顯增強(qiáng)了氧氣釋放?！?/p>

為了測(cè)試這一假設(shè)， Nakamura和他的同事們制備了比原始NCM111含有更多Ni3+的改性NCM111。令他們驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)NCM111表現(xiàn)出的氧氣釋放比預(yù)期的要嚴(yán)重得多。

基于這一點(diǎn)，該研究小組提出，高價(jià)過(guò)渡金屬會(huì)破壞氧化物基電池材料中晶格氧的穩(wěn)定性。

Nakamura說(shuō)：“我們的發(fā)現(xiàn)將有助于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)由過(guò)渡金屬氧化物組成的高能量密度和堅(jiān)固的下一代電池?！?/p>