电动车电池修复 三年的锂电池可以修复吗
【研究背景】
【工作介绍】
图1展示了MEA效应在NCM811电极上的应用机制。
【内容表述】
1. NCM811中电子自旋的调控
在锂离子电池的电化学反应过程中，通过施加磁场使用MEA工艺可以使NCM811再生。该磁场由平行电磁体产生，确保在极帽之间建立均匀而强大的磁场。磁场沿极帽的轴向定向，垂直穿过电池的正极和负极。通过精确控制输出功率和磁极之间的距离来调节磁场强度。在此磁场中进行化成和再生，利用磁性测量系统对Ni的自旋状态进行表征。结果表明，在无磁场的电化学化成过程中，部分Ni3+会转变为高自旋态，导致Ni-O-TM的超交换相互作用增强和Ni/Li反位无序。在磁场的存在下，Ni3+的自旋状态从高自旋态下降到低自旋态，且随着磁场强度的增加，NCM811中低自旋态Ni3+的比例增加。这些发现证明了MEA有效地调节了NCM811中Ni3+的自旋状态。
2. NCM811的结构演变
NCM811的晶体结构参数和Ni/Li反位无序比通过X射线衍射(XRD) Rietveld方法进行精修计算。初始电化学化成后，Ni/Li反位无序比不可逆地增加。在0.32 T磁场的MEA过程中，Ni/Li反位无序比显著降低。这表明通过磁-电化学协同效应实现了Ni/Li离子的有序重排和良好有序的层结构。
3. NCM811的电化学性能
MEA处理后的NCM811电池在电化学性能上表现出显著提升。初始0.32 T MEA后，Li+的扩散系数明显高于未处理电池。在0.32 T磁场下进行MEA的电池电化学性能最佳。随着磁场强度逐渐上升到0.64 T，电池性能迅速衰减。在初始MEA过程在0.32 T磁场中进行的石墨||NCM811全电池，在多次循环后仍表现出优异的可逆容量和库仑效率。MEA处理后的电池在高倍率性能和循环稳定性上也表现出显著提升。
【核心结论】
通过磁电化学协同作用，我们实现了一种非侵入式的“再生”策略来提高富镍NCM电池的电化学性能。这一策略通过控制电子自旋状态、优化结构演变和改善电极|电解质界面性能，从而增强了电池的微米级整体结构完整性、抑制了晶间开裂、并促进了稳定CEI的产生。
【文献详情】
该研究成果已发表在Nature Communications杂志上，文章标题为“Noninvasive Rejuvenation Strategy of Nickel-Rich Layered Positive Electrode for Lithium-Ion Batteries through Magneto-Electrochemical Synergistic Activation”。
