是的，你沒有看錯(cuò)，確實(shí)有人把NCM111材料作為負(fù)極材料使用。作為一名“一般青年”提到鋰離子電池負(fù)極材料，首先想到是石墨、金屬Li、Si基負(fù)極、Sn基負(fù)極、金屬硫化物負(fù)極、金屬氧化物負(fù)極等比較常規(guī)的負(fù)極材料，借用一句當(dāng)今比較流行的話“平凡限制了我的想象力”，當(dāng)看到有人居然嘗試用NCM111材料作為負(fù)極材料時(shí)，我?guī)缀跏敲扇Φ摹Ｕf(shuō)到NCM111，人家可是正經(jīng)的正極材料，也是目前市場(chǎng)上主流的三元材料，它具有容量高、成本低、循環(huán)好的優(yōu)點(diǎn)，堪稱正極材料屆的“三好青年”，這樣一位前途遠(yuǎn)大的“三好青年”居然淪落到要到負(fù)極材料中混口飯吃？說(shuō)到這里就不得不感嘆國(guó)外人腦洞大，來(lái)自加拿大和美國(guó)的Yuesheng Wang等人硬是把一款正極材料用到了負(fù)極材料上，居然發(fā)現(xiàn)強(qiáng)扭的瓜有時(shí)候也有點(diǎn)甜！

Yuesheng Wang等人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把NCM111（LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）作為負(fù)極材料時(shí)，其可逆容量為330mAh/g左右（C/15），電壓平臺(tái)在1.1V左右，能夠有效的避免金屬Li在負(fù)極表面的析出，提高鋰離子電池的安全性。

下圖為NCM111材料在0.8-4.2V之間進(jìn)行充放電時(shí)的電壓曲線，可以看到在1.1V左右出現(xiàn)了一個(gè)明顯的嵌鋰平臺(tái)，NCM111材料作為負(fù)極材料時(shí)，其容量可以達(dá)到330mAh/g（C/15），這甚至要比一些石墨類的負(fù)極材料容量還要高一些，表明NCM111有作為負(fù)極材料的潛力。

雖然NCM111材料作為負(fù)極的容量可達(dá)330mAh/g（C/15倍率），但是其倍率性能卻不盡如人意，例如在C/2倍率下，材料的容量就已經(jīng)下降到200mAh/g，1C倍率下更是下降到了175mAh/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于石墨類的材料。以NCM111材料為正極材料和負(fù)極材料組成全電池，電池的電壓平臺(tái)僅為2.2V左右，可逆容量135mAh/g（C/10），以C/10循環(huán)50次后，容量保持率僅為80%?？吹竭@一切NCM111恐怕要哭暈在廁所了，本來(lái)說(shuō)好跳槽到負(fù)極當(dāng)個(gè)高富帥的，沒想到居然馬失前蹄，淪落為了屌絲青年。

那么為什么NCM111材料可以作為負(fù)極材料使用呢？我們知道NCM111材料作為正極材料時(shí)，可以通過(guò)脫出Li+來(lái)獲得容量，但是如果作為負(fù)極材料時(shí)，仍然以嵌入Li+獲得容量，那么材料的可逆容量將僅為20mAh/g，這表明NCM111材料作為負(fù)極時(shí)，一定還有別的嵌鋰機(jī)理。研究顯示隨著Li+的嵌入，Co和Mn元素會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，Co元素最低可被還原為0價(jià)，Mn元素也發(fā)生了化合價(jià)的降低，而Ni元素由于自身化合價(jià)較低，因此沒有發(fā)生還原反應(yīng)，最終在放電至0.8V，材料的XRD衍射圖譜中就只能觀察到Li2NiO2的衍射峰。這表明NCM111材料作為負(fù)極材料時(shí)，其容量主要是通過(guò)材料內(nèi)部的相變實(shí)現(xiàn)。

上述工作雖然表明NCM111能夠作為負(fù)極材料使用，但是也就是僅僅停留在了能用程度上，離好用還有較遠(yuǎn)的距離，但是這一工作的腦洞之大幾乎是無(wú)人能及了，小編佩服佩服。

撰稿：憑欄眺

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >