Elektrolyte
für NMC||SiC
Zellen
NMC||Silizium-Graphit (SiC)-Zellen sind Hochenergiezellen, die Hochspannungskathodenmaterialien mit Anoden hoher Kapazität kombinieren. Silizium gilt derzeit als eines der vielversprechendsten Materialien für negative Elektroden, um die Energiedichte von LIBs zu erhöhen, da es eine höhere volumetrische und gravimetrische Kapazität als Graphit aufweist und zudem kostengünstig und reichlich vorhanden ist. Es wurden verschiedene Arten von Zellen auf Si-Basis entwickelt, darunter reines Silizium, nanostrukturiertes Silizium, Silizium-Suboxide oder Si/Graphit-Verbundwerkstoffe mit unterschiedlichen Si-Gehalten. Das Erreichen einer langen Zykluslebensdauer ist eine große Herausforderung für Zellen mit hohem Si-Gehalt, da Si während der Lithiierung/Delithiierung enorme Volumenänderungen erfährt, was zu einem beschleunigten Kapazitätsabbau führt.
Herausforderungen
Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC) ist aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften wie hohe Energie und Leistung eines der am häufigsten verwendeten Kathodenmaterialien in LIBs. NMC-Kathoden werden mit unterschiedlichen Übergangsmetallverhältnissen hergestellt und verwendet, wie z.B. NMC-111, NMC-622 oder NMC-811. Durch die Variation des Ni-Gehalts kann die resultierende Kapazität des Materials auf die spezifischen Anwendungsanforderungen zugeschnitten werden.
Hochenergiezellen mit Si- Anoden und hochnickelhaltigen NMC-Kathoden haben besondere Anforderungen an den Elektrolyten. Um eine lange Zykluslebensdauer zu erreichen, ist die Bildung hocheffizienter Interphasen auf beiden Elektroden erforderlich. Einerseits muss die SEI der Ausdehnung und Schrumpfung von Si standhalten, um den irreversiblen Lithium- und Elektrolytverbrauch zu reduzieren. Andererseits müssen die oxidative Zersetzung des Elektrolyten und die Auflösung von Übergangsmetallen an der positiven Elektrode minimiert werden.
Die Lösung
Formation: 3 Zyklen 0,1C CCCV Laden / 0,1C CC Entladen
Zyklusrate: 1C CCCV Laden / 1C CC Entladen
Temperatur: 45 °C
Spannungsbereich: 4.2 – 2.8 V
