日大學解明電解液類電極材料之發熱機制

 

刊登日期:2019/1/22
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日本群馬大學與大阪府立大學於日前發表共同確立了一項電解液類鋰離子電池用電極材料之熱安定性評估技術,並解明了相關發熱反應的產生機制。

研究團隊使用了正極活物質LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2製成之NMC電極複合體,電解液則在含有碳酸乙烯脂(Ethylene Carbonate)的混合溶媒中添加了電解質LiPF6。充電後予以加熱,並以微差掃描熱量法(Differential Scanning Calorimetry;DSC)進行量測後可知,在250℃與300℃附近存在了較大的發熱反應。為了釐清發熱反應的要因,研究團隊利用穿透式電子顯微鏡(TEM),分別對加熱處理至240℃、290℃、330℃的NMC正極複合體進行觀察。觀測結果顯示,在290℃的NMC正極複合體發現電解質LiPF6產生了構造變化,有許多LiF奈米結晶析出,藉此可知LiPF6的一部份分解成LiF,250℃附近的發熱反應即是隨著LiPF6的分解反應(LiPF6→LiF+PF5(gas))所產生的發熱。

另一方面,研究團隊在330℃的NMC正極複合體發現正極活物質NMC出現微粒子化的狀況,其構造變化應是氧脫離所造成,因此300℃附近的發熱反應,有可能是因為去氧作用(Deoxygenation)形成有機溶媒的氧化而造成的發熱反應。今後研究團隊也將對電力化學特性、熱穩定性等進行評估,並對氧脫離、氣體分析等進一步詳細研究。


資料來源: http://engineer.fabcross.jp/archeive/181029_nmc.html
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