Insights into Fast-Charge-Induced Cracking and Bulk Structural Deterioration of Ni-Rich Layered Cathodes for Lithium-Ion Batteries
Notice bibliographique
Résumé
Ni-rich NMCs (lithium nickel manganese cobalt oxides) have been extensively utilized as a type of cathode material for Li-ion batteries due to their high energy density and cost efficiency. Meeting the increasing consumer demand for fast charging has become an urgent priority within the industry. Studies on structural degradation caused by fast charging, however, remain limited, especially concerning the understanding of the inter-related failure phenomena and mechanisms. In this study, our results reveal that prolonged fast-charge cycling of an NMC811 cathode leads to significant crack growth at both nano- and microscales. The rapid propagation of cracks from the particle interior to the surface significantly accelerates electrolyte infiltration, leading to the formation of the cathode electrolyte interphase inside NMC811 particles. A fatigue-cracking mechanism based on Li concentration gradients is proposed to be the root cause of crack formation. Additionally, electron energy loss spectroscopy and X-ray diffraction analysis provide direct evidence of irreversible Li loss and layered structure distortion in the bulk material of fast-charged NMC811, which contributes to the significant capacity loss of the NMC811 cathode after fast-charge cycling. The intragranular transition metal/Li cation mixing is also observed within the particle interior of fast-charged NMC811, which further deteriorates the material. This study offers valuable insights into the structural challenges encountered by Ni-rich NMC cathodes under fast-charge conditions, providing a foundational framework for designing strategies to enhance their structural integrity and electrochemical performance in demanding applications.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».