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富镍正极材料失效机理与稳定性增强方法

目录

内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1富镍正极材料的应用背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.2富镍正极材料的定义与分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.3富镍正极材料稳定性研究的意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

富镍正极材料性能衰减模式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1循环过程中的容量损失．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.1.1可逆容量衰减．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

2.1.2不可逆容量损失．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.2电压衰减现象．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

2.2.1额定电压平台下降．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.2.2功率电压压缩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.3能量密度下降分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

富镍正极材料主要失效路径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

3.1离子/电子传导路径受阻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.1.1离子嵌入/脱出动力学瓶颈．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

3.1.2离子迁移率降低．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

3.2晶体结构稳定性降低．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

3.2.1相变机制与结构劣化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

3.2.2材料分解与相变产物形成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.3元素非化学计量比变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.3.1镍/锰等元素溶解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

3.3.2碱金属迁移与富集．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

3.4电解液副反应与界面破坏．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

3.4.1SEI膜生长与增厚．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

3.4.2电解液分解产物附着．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

3.5微观结构演变．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

3.5.1粒度粗化与破碎．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

3.5.2局部应力集中与裂纹萌生．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67

3.5.3材料压实与电接触不良．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．69

提升富镍正极材料稳定性的策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72

4.1正极材料结构优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．75

4.1.1合金化改性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．79

4.1.2离子掺杂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82

4.1.3表面包覆与改造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84

4.1.4复合电极构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．86

4.2组装工艺改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．87

4.2.1电解液配方特种化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．89

4.2.2正极/隔膜/负极界面调控．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92