Electrochemical characterization of LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 at different stages of lifetime

Abstract

Litiumjonbatterier är numera en del av vår vardag och har sedan länge

använts som energilager i konsumentelektronik och har på senare år även blivit en viktig del i elektrifierade fordon samt för stationär energilagring.

När kraven på prestanda och livslängd för litiumjonbatterierna ökar

och diversifieras blir det viktigare att förstå den elektrokemiska prestandan på elektrodnivå och hur egenskaperna förändras vid cykling. Detta är avgörande för utformning av förbättrade elektrodmaterial som är bättre lämpade för framtida applikationer, samt också för att kunna förutsäga batteriprestandaförlust i befintliga applikationer. Detta arbete har fokuserat

på den positiva elektroden eftersom den är begränsande både gällande effekt och energi i litiumjonbatterier. Elektrodmaterialet

LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂ (NMC111), ett kommersiell tillgängligt och ofta använt elektrodmaterial i dagens litiumjonbatterier har undersökts i detta arbete.

Detta material är föregångare till de nickelrika elektrodmaterial (LiNi_xMn_yCo_1-x-yO₂) där intensiv forskning sker idag. Undersökning av nytt NMC111-material utfördes med en kombination av tekniker vid varierande temperaturer (konstantströmcykling, cyklisk voltammetri, galvanostatisk intermittent titreringsteknik och elektrokemisk impedansspektroskopi) och resultaten jämfördes och diskuterades med avseende på elektrodrespons och lämplighet. Termodynamiska och dynamiska egenskaper erhölls och stödde utformningen av en semi-empirisk modell för att förutsäga

spänningsegenskaper hos litiumjonbatterier. Denna kunskap användes också för att övervaka förändringen av egenskaperna hos NMC111 vid cykling till högre spänningsnivåer samt för att försöka sammankoppla förändringar av elektrokemiska egenskaper till specifika åldringsfenomen: denna information kan stödja skapandet av fysikbaserade prediktiva modeller.​

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-268936