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    As melhores condições para obter o máximo das baterias com alto teor de níquel
    p Os efeitos do armazenamento de ar ambiente na superfície do NMC-811 Credit:WMG, Universidade de Warwick

    p É de conhecimento comum na fabricação de baterias que muitos materiais catódicos são sensíveis à umidade. Contudo, à medida que aumenta a popularidade de componentes de bateria com alto teor de níquel, pesquisadores do WMG, A Universidade de Warwick descobriu que quanto mais secas as condições em que esses cátodos são armazenados e processados, então uma melhoria significativa no desempenho da bateria é obtida. p As baterias de alto níquel (níquel) estão se tornando cada vez mais populares em todo o mundo, com mais empresas automotivas investigando o uso de baterias de alto Ni para veículos elétricos. Contudo, materiais de cátodo de alto Ni são propensos a reatividade e instabilidade são expostos à umidade, portanto, como eles são armazenados para oferecer o melhor desempenho é crucial.

    p No papel, 'Os efeitos das condições ambientais de armazenamento nas propriedades estruturais e eletroquímicas dos cátodos NMC-811 para baterias de íon-lítio, 'publicado na revista Electrochimica Acta, pesquisadores do WMG, A Universidade de Warwick propõe a melhor maneira de armazenar catodos com alto teor de níquel para mitigar a degradação prematura.

    p Os pesquisadores expuseram o NMC-811 (material catódico de alto Ni) a diferentes temperaturas e umidades, em seguida, mediu o desempenho e degradação do material em uma bateria durante um período de 28 dias, analisando-os usando uma combinação de fatores físicos, ensaios químicos e eletroquímicos. Isso incluiu microscopia de alta resolução para identificar as mudanças morfológicas e químicas que ocorreram na escala de mícron e sub-mícron durante o carregamento e descarregamento das baterias.

    p As condições de armazenamento incluíram secagem em estufa a vácuo, como exposto (à umidade) e uma medida de controle. Os pesquisadores procuraram por impurezas superficiais, que incluem carbonatos e H2O, e descobriu que havia três processos que podem ser responsáveis ​​por impurezas, Incluindo:

    1. Impurezas residuais emanando de precursores que não reagiram durante a síntese
    2. Maior cobertura de equilíbrio de carbonatos / hidróxidos de superfície (presentes para estabilizar a superfície de materiais ricos em Ni após o processo de síntese)
    3. Impurezas formadas durante o tempo de armazenamento ambiente
    p Legenda:(a-b) Partícula Post-mortem NMC811, sem exposição anterior ao ar úmido, analisado por FIB-SIMS, visando a detecção de lítio. (c-d) Partícula Post-mortem NMC811, após 28 dias de exposição ao ar úmido, analisado por FIB-SIMS, visando a detecção de lítio. Crédito:WMG, University of Warwick

    p Eles descobriram que em todas as condições, (seco no forno e exposto) mostrou capacidade específica de primeira descarga e desempenho de ciclismo inferiores, em comparação com o controle. No entanto, a medida como exposto mostrou que após 28 dias de exposição à umidade ambiente, o H2O e o CO 2 reagem com os íons Li + na célula da bateria, resultando na formação de espécies de carbonato e hidróxido de lítio.

    p A formação de carbonatos e óxidos na superfície do NMC-811 contribui para a perda do desempenho eletroquímico durante o envelhecimento dos materiais, devido à condutividade iônica e eletrônica inferior, bem como o isolamento elétrico das partículas ativas. Isso significa que eles não podem mais armazenar íons de lítio de forma reversível para transmitir "carga". A análise SEM confirmou a porosidade intergranular e microfissuras nessas partículas agregadas, após os 28 dias de exposição ambiente.

    p Ilustração esquemática da decomposição de partículas durante a carga-descarga de uma bateria. Crédito:WMG, Universidade de Warwick

    p Eles podem, portanto, concluir que as condições mais secas, em pontos de orvalho de cerca de -45oC, são os melhores para armazenar E processar os materiais, para produzir o melhor desempenho da bateria. As condições de umidade e a exposição nas junções ao longo do processo de fabricação farão com que os materiais e componentes sofram; isso resulta em menor vida útil da bateria.

    p Dr. Mel Loveridge da WMG da University of Warwick diz:"Embora a umidade seja bem conhecida por ser problemática aqui, começamos a determinar as condições ideais de armazenamento que são necessárias para mitigar o indesejável, degradação prematura no desempenho da bateria. Essas medidas são críticas para melhorar a capacidade de processamento, e, finalmente, manter os níveis de desempenho. Isso também é relevante para outros sistemas ricos em Ni, por exemplo, Materiais da NCA. "

    p O professor Louis Piper da WMG da Universidade de Warwick diz:"Um esforço de pesquisa global considerável continuará a se concentrar nesses materiais, incluindo como proteger suas superfícies para eliminar os riscos de reações parasitárias antes da incorporação nos eletrodos. No Reino Unido, A pesquisa líder da Faraday Institution tem um consórcio de projetos inteiramente dedicado a desvendar os mecanismos de degradação de tais materiais relevantes para a indústria. "


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