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Enregistrement W2981622896 · doi:10.1149/ma2019-02/5/291

Investigating the Decomposition of Delithiated LiNi<sub>1-X</sub>M<sub>x</sub>O<sub>2 </sub>(M = Al, Co, Mn or Mg, x = 0 or 0.05)

2019· article· en· W2981622896 sur OpenAlexaff
Aaron Liu, Hongyang Li, Ning Zhang, Julie Inglis, Marc M. E. Cormier, J. R. Dahn

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Battery Technologies Research
Établissements canadiensMcMaster UniversityDalhousie University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésThermal runawayElectrolyteElectrodeThermal decompositionLithium (medication)Exothermic reactionMaterials scienceIonBattery (electricity)Analytical Chemistry (journal)Chemical engineeringChemistryThermodynamicsPhysical chemistryPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

As lithium ion battery technology expands into more demanding applications such as electric vehicles, attention has shifted towards nickel-rich positive electrode materials, namely LiNi1-x-yMnxCoyO2 (NMC) and LiNi1-x-yCoxAlyO2 (NCA).1 Aims to improve energy density and reduce costs of NMC and NCA can be achieved by increasing the Ni content of the material, and the compositions of the two materials will invariably converge towards LiNiO2 (LNO). However, there are several issues that LNO and Ni-rich materials experience, chief among them being the thermal instability of the material when delithiated.1 The safety of Li ion batteries is a big concern for manufacturers and consumers. When a short circuit occurs, a large current flows through the short, generating a large amount of heat in a short time. If the cell cannot dissipate the generated heat quickly enough, the cell overheats. As the internal temperature of the cell rises, it triggers several reactions.2 On the negative electrode side, the metastable components of the negative electrode solid electrolyte interphase (SEI) decompose and the intercalated lithium at the negative electrode reacts with the electrolyte. On the positive electrode side, the delithiated positive electrode material decomposes when heated sufficiently. This exothermic reaction releases oxygen, which reacts further with the electrolyte to release more heat, causing more decomposition. This positive feedback loop is known as a thermal runaway, and the temperature and pressure rises uncontrollably. Thermal runaway is the major contributor to Li-ion battery safety incidents, as the rapidly rising temperature and pressure may result in cells catching fire and/or exploding. Understanding the decomposition of delithiated positive electrodes may help reduce the likelihood of thermal runaway. Increasing the decomposition onset temperature may allow reactions at earlier temperatures to burn out before triggering the next set of chain reactions. Additionally, the chain may be broken if the decomposition reactions occur slowly enough that the heat dissipation can offset heat generation. As such, the thermal instability of a candidate positive electrode material is a factor when considering its suitability. Multiple studies have shown that delithiated LNO and Ni-rich derivatives are more thermally unstable than other materials such as LiCoO2 (LCO), LiFePO4 (LFP) and LiMn2O4 (LMO).2–4 The state of charge, or degree of delithiation, also factors into the decomposition temperature.3 Recent work studied the thermal instability of LNO and Al, Mg, Mn or Co doped derivatives.4 It was found that LNO with 5% Co did not reduce the reactivity of the delithiated material with the electrolyte. Conversely, LNO with 5% Al, Mg or Mn all had reduced reactivity, with the Al and Mg doped materials reducing the reactivity the most. It is not certain why some dopants reduce the reactivity of the material with electrolyte, or why 5% dopant concentrations can affect the thermal behavior. In this work, LiNi1-xMxO2 (M = Al, Mg, Mn or Co, x = 0 or 0.05) electrode materials were delithiated and heated to study the decompositions of the materials. Thermogravimetric analysis (TGA) was used to track the mass loss of the decomposition as shown in Figure 1, showing that Al and Mg doped materials have increased thermal stability. X-ray diffraction (XRD) was used to characterize materials decomposed at various temperatures. Delithiated materials were decomposed at various heating rates to study decomposition kinetics. Electrode materials were also delithiated to a lesser degree and decomposed to study the effect of Li content. (1) Xu, J.; Lin, F.; Doeff, M. M.; Tong, W. J. Mater. Chem. A 2017, 5, 874–901. (2) Liu, K.; Liu, Y.; Lin, D.; Pei, A.; Cui, Y. Sci. Adv. 2018, 4, eaas9820(1-11). (3) Dahn, J. R.; Fuller, E. W.; Obrovac, M.; von Sacken, U. Solid State Ionics 1994, 69, 265–270. (4) Li, H.; Cormier, M.; Zhang, N.; Inglis, J.; Li, J.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2019, 166, A429–A439. Figure 1

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,023
Tête enseignante GPT0,285
Écart entre enseignants0,262 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2019
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Résumé présentoui

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