NCM811 소재는 고에너지 밀도 리튬이온 배터리의 주요 양극재로 꼽혀왔다.그러나 다결정 NCM 소재는 응력으로 인한 균열로 인해 활물질의 손실이 가속화되어 수명이 제한됩니다.따라서 NCM 재료의 화학-기계적 진화를 모니터링하고 이해하는 것이 중요합니다.

이 문제를 해결하기 위해 Yunhui Huang 교수와 Zhen Li 교수가 이끄는 연구팀은 NCM811 음극의 응력 변화를 오페라도 감지하기 위해 광섬유를 도입했습니다.통합 설계를 통해광섬유및 배터리의 경우 재료 수준의 응력 전개가 성공적으로 모니터링되었습니다.한편, 작은 크기로 인해화학적 안정성, 섬유 이식도 배터리 성능과 감지 신호 전송에 거의 영향을 미치지 않습니다.

그들은 다결정 NCM811의 응력 진화가 주로 화학적 응력과 구조적 응력으로 구성된다는 것을 발견했습니다.화학적 스트레스는 재료의 (탈)리튬화로 인해 발생하며 이는 정상적이고 피할 수 없는 현상입니다.중요한 것은 구조적 응력이 성능에 해로운 균열을 유발한다는 사실입니다.따라서 구조적 손상 완화를 의미하는 크랙을 제거하는 것이 성능 향상의 핵심입니다.

결정학적 결과와 결합하여 구조적 응력은 (탈)리튬화 동안 결정의 c축의 비단조적 변화와 다결정의 1차 입자의 이방성에 의해 유발되는 것으로 입증되었습니다.따라서, 화학기계적으로 안정한 다결정 재료를 얻기 위해서는 1차 입자의 이방성을 개선하여 규칙적인 배열 구조를 구축하는 것이 제안되었다.

규칙적인 배열 구조를 가진 다결정의 구조적 응력이 완화된다는 것이 입증되었습니다.한편, 이 소재는 0.5C에서 500회 사이클 후 82%의 높은 용량 유지율을 제공합니다.

"많은 장점을 통해 광학 감지는 배터리 모니터링 분야에서 광범위한 주목을 받았습니다. 우리는 재료 수준에서 응력 정보를 얻기 위해 전극에 섬유를 이식하여 재료의 화학 기계적 진화를 해독하고 화학 구조의 구성을 안내하는 데 도움을 주었습니다.미래에는 기계적 안정 소재.광학 감지황 교수는 "배터리에서 중요한 역할을 하여 더 좋고, 더 안전하고, 더 스마트한 배터리를 만드는 데 도움이 될 것"이라고 말했습니다."Operando chemo-mechanical"이라는 제목의 연구 논문

진화리니에서0.8_공동0.1_망0.1영형₂음극"은 최근에_출판됨~에국립 과학 검토.추가 정보:Yi Zhang 외, LiNi의 Operando 화학-기계적 진화

0.8공동_0.1망_0.1영형₂음극,_{국립 과학 검토}(2024).DOI: 10.1093/nsr/nwae254소환: