Hoe om AC-impedansiedata te gebruik om die diffusiekoëffisiënt van litium elektriese materiaal te bepaal?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

Die litium-ioonbattery is die migrasie en diffusie van Li + tussen die positiewe en negatiewe pole, en die konsentrasieverskil van Li word vasgestel tussen die positiewe en negatiewe elektrodes, en stoor daardeur elektriese energie. Daarom beïnvloed die diffusie tussen Li + tussen die positiewe en negatiewe pole die werkverrigting van litiumioonbatterye. As ons in verskeie skakels gesorteer word van vinnig-tot-stadige spoed van Li +, is daar geen twyfel dat die diffusie van Li + in die elektroliet die meeste is nie.

Vinnig, gevolg deur die lading uitruil proses van Li + in die positiewe en negatiewe oppervlak, die spoed van hierdie proses is relatief stadig, dit is maklik om die beperking versagting te beperk, en Li + is die stadigste in die positiewe en negatiewe materiaal, hierdie Die skakel is ook dikwels die sleutel tot die beperking van die vergroting prestasie van litiumioon battery. As &39;n sleutelparameter vastefasediffusiekoëffisiënt van die reaktiewe stof in die aktiewe stof, is die vastefasediffusiekoëffisiënt die sleutel tot die hoeveelheid materiaal, maar die parameters van die materiale is nie eenvoudig nie. Oor die algemeen het die metode om die vastefase-diffusiekoëffisiënt van die aktiewe materiaal te bereken &39;n belangrike potensiële titrasie, konstante stroomtitrasie en AC-impedansiedata.

Onlangs het Tienquangnguyen (Eerste Bedieners) en Corneliabreitkopf (Korresponderende Skrywer) van Duitsland Dresden Universiteit van Tegnologie &39;n nuwe manier voorgestel om diffusiekoëffisiënte deur AC-impedansiedata te verkry. Die verspreidingskoëffisiënt van die verkryging van materiale met behulp van EIS-data is nie &39;n nuwe konsep nie. Daar was baie modelle wat &39;n diffusie-impedansiewaarde in AC-impedansie gebruik het om die diffusiekoëffisiënt van die elektrode of materiaal te bereken, maar hierdie modelle moet gewoonlik met diffusie gekombineer word.

Berekening van parameters soos lengte, en hierdie waarde word gewoonlik benader deur die elektrode dikte of deeltjie radius. Die manier waarop Tienquangnguyen voorgestel het om slegs AC-impedansiedata te gebruik om alle parameters te verkry wat nodig is om die diffusiekoëffisiënt te bereken. Volgens die betekenis van die diffusiekoëffisiënt kan ons &39;n diffusiekoëffisiënt kry deur die verhouding tussen die diffusielengte ID en die diffusietyd taud (soos getoon in die volgende formule).

Dit kan gesien word uit die bogenoemde formule. Om &39;n diffusiekoëffisiënt te kry, moet ons die bogenoemde parameters kry deur eksperimentdata of teoretiese modeldata. In die elektrochemiese stelsel kan ioonmobiliteit bereken word gebaseer op die ontspanningstyd tau2 in die dikte van die twee-elektriese laag lambDAD en polarisasie.

Om die sleutelparameters van die diffusiekoëffisiënt te verkry, moet ons eers die data van die diffusielaagdikte kry. Die sogenaamde diffusielaag verwys na die reeks materiaalkonsentrasies in die diffusieproses, en die Bandaraampmellanderandcoelho et al. Et al.

Model om die dikte van die diffusielaag te bereken. Die figuur hieronder toon die impedansie van die elektrochemiese stelsel van die dubbelblokkerende elektrode en die verlieshoek normale waarde. Die effektiewe diëlektriese konstante kan deur die volgende formule 3 bereken word, waar j &39;n denkbeeldige eenheid is, Delta is die verhouding tussen die helfte van die dikte van die monster en die dikte van die diffusielaag, gewoonlik glo ons hierdie waarde is groter as 10.

Die verlieshoek is die verhouding tussen diëlektriese verlies en die werklike diëlektriese konstante (getoon in Formule 4). Uit die bostaande figuur B is dit moontlik om te sien dat die verlieshoeknodus &39;n maksimum waarde het by die tydkonstante TAU2, en die verband tussen die verlieshoek normale waarde en Delta word in Formule 5 getoon, dus kan die diffusielaagdikte deur die volgende formule 6 bereken word. In die EIS data bevat die beperkte Warburg diffusie impedansie parameters soos diffusie lengte, diffusie koëffisiënt en diffusie snelheid, gewoonlik kan ons &39;n ekwivalente stroombaan gebruik om die EIS opsporing resultate deur ZVIEW en ander instrumente te pas om diffusie tyd parameters te verkry.

In sommige gevalle van een of ander impedansie is die pasresultate egter dikwels minder ideaal, en hierdie probleem kan aangepas word om meer akkurate data te pas deur &39;n oorgangsarea in AC-impedansiedata in te pas. Die beperkte lengte Warburg diffusie impedansie kan uitgedruk word in die formule 7, waar RW &39;n beperkte diffusie impedansie is, en die diffusie tyd kan bereken word deur die bogenoemde formule 1. Die parameterverwantskap in die formule hierbo word in die formules 9, 10 getoon, en die vaste en denkbeeldige gedeelte van die eindige diffusie-impedansie kan vereenvoudig word in die formaat van die volgende formule 13 deur die volgende formule 11 en 12.

13 kan ons sien dat RW die helling van die relasionele kurwe tussen Z en Omega1 / 2 kan beteken. Die bostaande figuur toon &39;n tipiese AC-impedansiekaart, wat die helling van die impedansiekromme in die oorgangsone van 45 grade vanaf die figuur kan sien, wat beteken dat die waarde van die werklike en denkbeeldige deel van die impedansie in hierdie gebied gelyk is. Met betrekking tot die diffusieproses van die koppelvlak, kan ons die Randles-ekwivalente stroombaan wat hieronder getoon word, pas.

Aangesien die WARBURG-element en die frekwensievierkantswortel en fasehoek negatief gekorreleer is, bevat die pen direkte ontbinding die ekwivalente stroombaan van die Warburg-element is steeds &39;n Baie uitdagende werk, so ons kan dit vervang as &39;n parallelle RW en CW, dus word die algehele impedansie van die ekwivalente stroombaan wat hieronder getoon word in Formule 15 getoon, en die totale impedansie frekwensie getoon is tussen Fig 0 en is ongeveer. 16, kan die werklike gedeelte en die denkbeeldige gedeelte omgeskakel word in &39;n kapasitansiewaarde van die twee-elektriese laag van die oppervlak van die elektrode-oppervlak in die vorm van die elektrode-oppervlak in die vorm van die tweede formule 17, wat baie klein is. Oor die algemeen, in 1-10uf / cm2, kan die impedansie van die totale impedansie in die volgende prentkring as gelyk beskou word aan die denkbeeldige deel van die Warburg-impedansie, dws z = omGAZ, en die belangrikste diffusielengte ID van die diffusiekoëffisiënt kan elektronies wees. van die elektrone kan vervang word met ioonmobiliteit, en die diffusietyd kan gebruik word. Die tydkonstante wat ooreenstem met die boog op die hoogste punt in die frekwensiekurwe wat in FIG.

Daarom kan die bogenoemde formule omgeskakel word na die formaat wat in die formule gewys word. Volgens die bogenoemde model ontbind skrywers data uit die literatuur, dit kan sien dat die vyf monsters wat uit die volgende prent gekies is, &39;n kenmerkende verskil het in die diffusiekromme van die lae frekwensie area, en verskeie monsters is saamgestel uit &39;n halfsirkelvormige gebied. Dan is daar &39;n beperkte diffusie-impedansie van ongeveer 45 grade links en regs in die reeks van relatief lae frekwensies, en daarom, volgens bogenoemde model, is die diffusietydkonstante van verskeie modelle van die WSC = 2, 4, 5, 6 en 15 onderskeidelik 4.

16, 25, 36 en 225 (getoon in Tabel 1 hieronder). Om die effekte van bogenoemde model te vergelyk, neem die skrywer die adsorpsieproses van watermolekules in die oppervlak van die sulfaatsirkoniumsulfaat, deur eers die Randles-ekwivalente stroombaan te gebruik om by die toetsopsporingsresultate te pas, en kan die werklike deel van die impedansie uit die figuur hieronder sien. Die fout tussen die toetswaarde en die paswaarde het 25% bereik, en die verklaring van die stroombaanpaseffek wat Warburg-impedansie bevat is nie ideaal in die geval waar hoë impedansie of geraas relatief hoog is nie.

Daarom kan die numeriese waardes pas slegs verwysing wees. In die figuur hieronder vergelyk die skrywer die gepaste effek van die modelmetode wat deur die tradisionele ekwivalente stroombaanmetode voorgestel word en die outeur. Van die onderste linker prentjie is dit nodig om die paseffek wat deur die nuwe modelmetode verkry word, te sien.

Dit is beter as die tradisionele ekwivalente stroombaan. Die diffusiekoëffisiënt wat uit die volgende Tabel 3 verkry word, kan die resultaat van netto ioonmobiliteit en waterdamp en die resultate van ander mense se opsporing sien. Die metode voorgestel deur Tienquangnguyen pas deur die eindige diffusie lengte gedeelte in die AC impedansie in te pas, die pen is reguit en die lengte van die diffusie lengte, waardeur die vinnige en akkurate bepaling van vinnige en akkurate data met behulp van AC impedansie data gerealiseer word.