随着可佩带装置的日益流行,由于可佩带装置的体积越来越小,对小型可穿戴设备锂电池的需求量也越来越大。LCO材料具有很高的压紧性和高的压紧性,因而被广泛地用于可佩戴式微型电池。
英国华威大学的 C· C· Tan (论文第一作者,通讯作者)对可穿戴装置使用的针型电池的衰减机制进行了分析,结果显示,在循环时, LCO材料的表面会产生 LiF、Co3O4等化学元素,使电池的电荷交换阻抗增加,进而造成电池容量下降。
在缠绕式电池中,由于电极的弯折特性,导致极片的内外两端所受的力不同, A侧承受的压力较大, B侧承受的力较大,所以当充放电时,由于材料的体积膨胀, A侧的力较大,而 B侧的力较大。
本试验使用的是一种具有3.65毫米高20毫米的针状电池,其体积能量密度为503 Wh/L。下面是笔者通过X光X光透视得到的电池组的结构,从图中可以看出,电芯的外径是3.3毫米,而电芯的中央孔是1.1毫米,从下面的侧视图可以看出,在电极的部位有一些明显的瑕疵。
为了对电池的衰减机制进行深入的分析,笔者将以上的电池拆卸(见下图),从该图中可以看出,朝外的正极并未发生明显的剥离,而朝向内侧的正电极则因压力作用而产生了局部剥离。而在负电极的两边,则有显著的剥离现象,尤其是向内受压的那一面,其负电极的活性材料几乎全部脱落。下面的 d显示了不同的循环次数之后的正极和负极,从图表中可以看出,循环次数与电极剥落的幅度没有显著的相关性,尽管阳极和阳极的活性材料剥落比较严重,但在500个周期之后,电池的容量依然达到82%,说明活性材料的剥落对电池的循环性能并没有太大的影响。
利用 XPS软件对正极和负极间的界面状态进行了分析,结果显示:循环前正极表面碳、氧、氧、氧、氧的含量分别为48.9%、16.6%和23.4%、钴1.5%、 P0.9%、 Li5.6%,500次循环后碳、 F、 O的含量基本不变,而 P、 Li的含量在某些程度上有所增加, Co在某些程度上有所下降,说明循环后,阳极的界面薄膜的厚度又增加了。