Как да използваме данни за AC импеданс за определяне на коефициента на дифузия на литиев електрически материал?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Portable Power Station supplementum

Литиево-йонната батерия е миграцията и дифузията на Li + между положителните и отрицателните полюси, а разликата в концентрацията на Li се установява между положителните и отрицателните електроди, като по този начин съхранява електрическа енергия. Следователно дифузията между Li + между положителните и отрицателните полюси влияе върху производителността на литиево-йонната батерия. Ако сме сортирани в различни връзки от бързи към бавни скорости на Li +, няма съмнение, че дифузията на Li + в електролита е най-голяма.

Бърз, последван от процеса на обмен на заряд на Li + в положителната и отрицателната повърхност, скоростта на този процес е относително бавна, лесно е да се ограничи смекчаването на ограничението, а Li + е най-бавният в положителния и отрицателния материал, това Връзката също често е ключът към ограничаване на ефективността на увеличение на литиево-йонната батерия. Като ключов параметър коефициент на дифузия в твърда фаза на реактивното вещество в активното вещество, коефициентът на дифузия в твърда фаза е ключът към количеството материал, но параметрите на материалите не са прости. Като цяло методът за изчисляване на коефициента на дифузия на твърдата фаза на активния материал има важно потенциално титруване, титруване с постоянен ток и данни за променлив ток.

Наскоро Tienquangnguyen (First Servers) и Corneliabreitkopf (автор-кореспондент) от Германския технологичен университет в Дрезден предложиха нов начин за получаване на коефициенти на дифузия чрез данни за AC импеданс. Коефициентът на дифузия за придобиване на материали с помощта на EIS данни не е нова концепция. Има много модели, които са използвали стойност на импеданс на дифузия в импеданс на променлив ток за изчисляване на коефициента на дифузия на електрода или материала, но тези модели обикновено трябва да се комбинират с дифузия.

Изчисляване на параметри като дължина и тази стойност обикновено се апроксимира чрез дебелината на електрода или радиуса на частицата. Начинът, по който Tienquangnguyen предложи да се използват само данни за AC импеданс, за да се получат всички параметри, необходими за изчисляване на коефициента на дифузия. Според значението на коефициента на дифузия можем да получим коефициент на дифузия чрез съотношението между дължината на дифузия ID и времето на дифузия taud (както е показано в следната формула).

Вижда се от горната формула. За да получим коефициент на дифузия, трябва да получим горните параметри чрез експериментални данни или данни от теоретичен модел. В електрохимичната система подвижността на йони може да се изчисли въз основа на времето за релаксация tau2 в дебелината на двуелектричния слой lambDAD и поляризацията.

За да получим основните параметри на коефициента на дифузия, първо трябва да получим данните за дебелината на дифузионния слой. Така нареченият дифузионен слой се отнася до диапазона от концентрации на материала в процеса на дифузия, а Bandaraampmellanderandcoelho et al. Et al.

Модел за изчисляване на дебелината на дифузионния слой. Фигурата по-долу показва импеданса на електрохимичната система на двойния блокиращ електрод и нормалната стойност на ъгъла на загуба. Ефективната диелектрична константа може да се изчисли по следната формула 3, където j е въображаема единица, делта е съотношението между половината от дебелината на пробата и дебелината на дифузионния слой, обикновено смятаме, че тази стойност е по-голяма от 10.

Ъгълът на загубите е съотношението между диелектричните загуби и реалната диелектрична константа (показана във Формула 4). От горната фигура B е възможно да се види, че възелът на ъгъла на загуба има максимална стойност при времеконстантата TAU2 и връзката между нормалната стойност на ъгъла на загуба и делта е показана във Формула 5, така че дебелината на дифузионния слой може да се изчисли по следната формула 6. В EIS данните, ограниченият дифузионен импеданс на Warburg съдържа параметри като дължина на дифузия, коефициент на дифузия и скорост на дифузия, обикновено можем да използваме еквивалентна схема, за да напаснем резултатите от откриването на EIS от ZVIEW и други инструменти за получаване на параметри за време на дифузия.

Въпреки това, в някои случаи на известен импеданс, резултатите от напасването често не са толкова идеални и този проблем може да бъде монтиран, за да се поберат по-точни данни чрез монтиране на преходна област в данните за AC импеданс. Дифузионният импеданс на Варбург с ограничена дължина може да се изрази във формула 7, където RW е ограничен дифузионен импеданс, а времето на дифузия може да се изчисли по горната формула 1. Връзката на параметъра в горната формула е показана във формулите 9, 10 и плътната и въображаема част от крайния импеданс на дифузия може да бъде опростена във формата на следната формула 13 чрез следните формули 11 и 12.

13 можем да видим, че RW може да означава наклона на релационната крива между Z и Omega1 / 2. Фигурата по-горе показва типична карта на импеданса на променлив ток, която може да види наклона на кривата на импеданса в преходната зона от 45 градуса от фигурата, което означава, че стойността на реалната и имагинерната част на импеданса в този регион е равна. По отношение на процеса на дифузия на интерфейса, можем да монтираме еквивалентната схема на Randles, показана по-долу.

Тъй като елементът WARBURG и квадратният корен на честотата и фазовият ъгъл са отрицателно корелирани, директното разлагане на писалката съдържа еквивалентната верига на елемента Warburg все още е много предизвикателна работа, така че можем да го заменим като паралелни RW и CW, така че общият импеданс на еквивалентната верига, показан по-долу, е показан във Формула 15, а реалната част на общия импеданс е между Когато честотата е приблизително 0, както е показано на фиг. 16, реалната част и въображаемата част могат да бъдат преобразувани в стойност на капацитета на двуелектрическия слой на повърхността на повърхността на електрода под формата на повърхността на електрода под формата на втората формула 17, която е много малка. Като цяло, в 1-10uf / cm2, импедансът на общия импеданс в схемата по-долу може да се счита за равен на въображаемата част от импеданса на Warburg, т.е. z = omGAZ, и най-важният ID на дължината на дифузия на коефициента на дифузия може да бъде електронно. Коефициентът на дифузия и времето на дифузия се изчисляват (както е показано в следната формула 19) предполагат, че зарядът на заряда е същото, така че коефициентът на дифузия на електроните може да бъде заменен с подвижността на йони и може да се използва времето на дифузия. Времеконстантата, съответстваща на дъгата в най-високата точка на честотната крива, показана на ФИГ.

Следователно горната формула може да бъде преобразувана във формата, показан във формулата. Според гореспоменатия модел авторите разлагат данни от литературата, могат да видят, че петте проби, избрани от следната снимка, имат отличителна разлика в кривата на дифузия на нискочестотната област и няколко проби са съставени от полукръгла област. След това има ограничен дифузионен импеданс от около 45 градуса наляво и надясно в диапазона от относително ниски честоти и следователно, според горния модел, времевата константа на дифузия на няколко модела на WSC = 2, 4, 5, 6 и 15 е съответно 4.

16, 25, 36 и 225 (показани в таблица 1 по-долу). За да сравни ефектите от горния модел, авторът взема процеса на адсорбция на водни молекули в повърхността на сулфатния циркониев сулфат, като първо използва еквивалентната верига на Randles, за да пасне на резултатите от откриването на теста, и може да види реалната част от импеданса от фигурата по-долу. Грешката между тестовата стойност и стойността на монтиране достигна 25%, а декларацията за ефекта на монтиране на веригата, съдържащ импеданс на Warburg, не е идеална в случай, когато високият импеданс или шумът са относително високи.

Следователно цифровите стойности могат да бъдат само еталонни. На фигурата по-долу авторът сравнява ефекта на монтиране на метода на модела, предложен от метода на традиционната еквивалентна схема и автора. От долната лява снимка е необходимо да се види ефектът на напасване, получен чрез метода на новия модел.

По-добра е от традиционната еквивалентна схема. Коефициентът на дифузия, получен от следващата таблица 3, може да види резултата от подвижността на нетните йони и водните пари и резултатите от откриването на други хора. Методът, предложен от Tienquangnguyen, се вписва чрез монтиране на крайната част от дължината на дифузия в импеданса на променлив ток, писалката е права и дължината на дължината на дифузия, като по този начин се реализира бързото и точно определяне на бързи и точни данни с помощта на данни за импеданс на променлив ток.