NCM811 材料は、高エネルギー密度リチウムイオン電池の主要な正極材料と考えられています。ただし、応力によって生じる多結晶 NCM 材料の亀裂は活物質の損失を加速し、ライフサイクルを制限します。したがって、NCM 材料の化学機械的進化を監視し理解することが重要です。

この課題に対処するために、Yunhui Huang教授とZhen Li教授が率いる研究チームは、NCM811カソードの応力の変化をオペランドで検出するために光ファイバーを導入しました。の統合を設計することで、光ファイバーおよびバッテリーでは、材料レベルでの応力の進行が正常に監視されています。一方で、サイズが小さいため、化学的安定性、ファイバーの埋め込みもバッテリーの性能や感知信号の送信にほとんど影響を与えません。

彼らは、多結晶NCM811の応力の進展が主に化学的応力と構造的応力から成ることを発見した。化学ストレスは材料の（脱）リチウム化によって引き起こされますが、これは正常であり避けられません。重要なのは、構造応力が亀裂を誘発し、性能に悪影響を与えることがわかっているという事実です。したがって、亀裂の除去、つまり構造的損傷の軽減が性能向上の鍵となります。

結晶学的結果と組み合わせると、構造応力は、(脱)リチウム化中の結晶の c 軸の非単調変化と多結晶の一次粒子の異方性によって引き起こされることが証明されています。そこで、化学機械的に安定な多結晶材料を得るために、一次粒子の異方性を改善して規則正しい配列構造を構築することが提案されている。

規則配列構造を有する多結晶体の構造応力が緩和されることが証明された。一方、この材料は、0.5C で 500 サイクル後でも 82% という高い容量保持率を実現します。

「光学センシングには多くの利点があり、バッテリー監視の分野で広く注目を集めています。私たちはファイバーを電極に埋め込んで材料レベルでの応力情報を取得し、材料の化学機械的進化を解読し、化学機械の構築をガイドするのに役立ちました。」将来的には、機械的に安定した材料。光学センシングはバッテリーにおいて重要な役割を果たし、より優れた、より安全で、よりスマートなバッテリーの構築に役立つでしょう」とファン教授は述べた。「オペランドケモメカニカル」と題された研究論文

進化リニで0.8_コ0.1_ん0.1○₂カソード」は最近_{出版された}でナショナル・サイエンス・レビュー。詳細情報:Yi Zhang et al、LiNi におけるオペランド化学機械進化

0.8コ_0.1ん_0.1○₂カソード、_{ナショナル・サイエンス・レビュー}（2024年）。DOI: 10.1093/nsr/nwae254引用: