Giunsa paggamit ang datos sa AC impedance aron mahibal-an ang diffusion coefficient sa lithium electrical material?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Leverancier van draagbare energiecentrales

Ang lithium-ion nga baterya mao ang paglalin ug pagsabwag sa Li + tali sa positibo ug negatibo nga mga poste, ug ang kalainan sa konsentrasyon sa Li gitukod tali sa positibo ug negatibo nga mga electrodes, sa ingon nagtipig sa enerhiya sa elektrisidad. Busa, ang pagsabwag tali sa Li + tali sa positibo ug negatibo nga mga poste makaapekto sa performance sa lithium ion battery performance. Kung kita gisunud-sunod sa lainlaing mga link gikan sa paspas hangtod sa hinay nga mga tulin sa Li +, wala’y pagduha-duha nga ang pagsabwag sa Li + sa electrolyte mao ang labing.

Dali, gisundan sa proseso sa pagbaylo sa bayad sa Li + sa positibo ug negatibo nga nawong, ang katulin sa kini nga proseso medyo hinay, dali nga limitahan ang pagpugong sa pagpugong, ug ang Li + mao ang labing hinay sa positibo ug negatibo nga materyal, kini Ang link kanunay usab ang yawe sa pagpugong sa pagpadako sa paghimo sa lithium ion nga baterya. Ingon nga usa ka yawe nga parameter solid phase diffusion coefficient sa reactive substance sa aktibong substance, ang solid phase diffusion coefficient mao ang yawe sa gidaghanon sa materyal, apan ang mga parameter sa mga materyales dili yano. Kasagaran, ang pamaagi sa pagkalkula sa solid phase diffusion coefficient sa aktibo nga materyal adunay usa ka importante nga potensyal nga titration, kanunay nga kasamtangan nga titration, ug AC impedance data.

Bag-ohay lang, si Tienquangnguyen (Unang mga Server) ug Corneliabreitkopf (Katugbang nga Awtor) sa Germany Dresden University of Technology misugyot og bag-ong paagi aron makakuha og diffusion coefficients pinaagi sa AC impedance data. Ang diffusion coefficient sa pagkuha sa mga materyales gamit ang EIS data dili bag-o nga konsepto. Adunay daghang mga modelo nga migamit sa usa ka diffusion impedance value sa AC impedance aron makalkulo ang diffusion coefficient sa electrode o materyal, apan kini nga mga modelo kasagaran kinahanglan nga ikombinar sa diffusion.

Pagkalkula sa mga parameter sama sa gitas-on, ug kini nga kantidad kasagaran gibanabana sa gibag-on sa electrode o radius sa partikulo. Ang paagi nga gisugyot ni Tienquangnguyen nga gamiton lamang ang datos sa impedance sa AC aron makuha ang tanan nga mga parameter nga gikinahanglan aron makalkulo ang coefficient sa pagsabwag. Sumala sa kahulogan sa diffusion coefficient, makakuha kita ug diffusion coefficient pinaagi sa ratio tali sa diffusion length ID ug sa diffusion time taud (sama sa gipakita sa mosunod nga pormula).

Makita kini gikan sa pormula sa ibabaw. Aron makakuha usa ka diffusion coefficient kinahanglan naton makuha ang mga parameter sa ibabaw pinaagi sa datos sa eksperimento o data sa teoretikal nga modelo. Sa sistema sa electrochemical, ang paglihok sa ion mahimong kalkulado base sa oras sa pagpahayahay tau2 sa gibag-on sa duha ka electric layer nga lambDAD ug polarization.

Aron makuha ang yawe nga mga parameter sa diffusion coefficient, kinahanglan una natong makuha ang datos sa gibag-on nga layer sa pagsabwag. Ang gitawag nga diffusion layer nagtumong sa sakup sa mga konsentrasyon sa materyal sa proseso sa pagsabwag, ug ang Bandaraampmellanderandcoelho et al. Et al.

Modelo sa pagkalkulo sa gibag-on sa diffusion layer. Ang numero sa ubos nagpakita sa impedance sa electrochemical nga sistema sa double blocking electrode ug ang pagkawala anggulo normal nga bili. Ang epektibo nga dielectric nga makanunayon mahimong kalkulado pinaagi sa mosunod nga pormula 3, diin ang j usa ka hinanduraw nga yunit, ang Delta mao ang ratio tali sa katunga sa gibag-on sa sample ug sa gibag-on sa diffusion layer, kasagaran kami nagtuo nga kini nga bili labaw pa sa 10.

Ang anggulo sa pagkawala mao ang ratio tali sa pagkawala sa dielectric ug sa tinuud nga kanunay nga dielectric (gipakita sa Formula 4). Gikan sa ibabaw nga numero B, kini mao ang posible nga sa pagtan-aw nga ang pagkawala anggulo node adunay usa ka maximum nga bili sa panahon nga kanunay TAU2, ug ang relasyon tali sa pagkawala anggulo normal nga bili ug Delta gipakita sa Formula 5, mao nga ang pagsabwag layer gibag-on mahimong kalkulado sa mosunod nga pormula 6. Sa datos sa EIS, ang limitado nga Warburg diffusion impedance adunay mga parameter sama sa diffusion length, diffusion coefficient, ug diffusion velocity, kasagaran makagamit kami og katumbas nga sirkito aron mohaum sa mga resulta sa pagkakita sa EIS sa ZVIEW ug uban pang mga himan aron makakuha og mga parameter sa oras sa pagsabwag.

Bisan pa, sa pipila ka mga kaso sa pipila nga impedance, ang mga angay nga mga resulta sa kasagaran dili kaayo maayo, ug kini nga problema mahimong ihaum aron mohaum sa mas tukma nga datos pinaagi sa pagpahiangay sa usa ka transition area sa AC impedance data. Ang limitado nga gitas-on sa Warburg diffusion impedance mahimong ipahayag sa pormula 7, diin ang RW usa ka limitado nga diffusion impedance, ug ang oras sa pagsabwag mahimong kalkulado sa ibabaw nga pormula 1. Ang parameter nga relasyon sa ibabaw nga pormula gipakita sa mga pormula 9, 10, ug ang solid ug hinanduraw nga bahin sa finite diffusion impedance mahimong pasimplehon ngadto sa pormat sa mosunod nga pormula 13 pinaagi sa mosunod nga pormula 11 ug 12.

13 atong makita nga ang RW mahimong magpasabot sa bakilid sa relational curve tali sa Z ug Omega1 / 2. Ang numero sa ibabaw nagpakita sa usa ka tipikal nga AC impedance nga mapa, nga makita ang bakilid sa impedance curve sa transition zone nga 45 degrees gikan sa numero, nga nagpasabot nga ang bili sa tinuod ug hinanduraw nga bahin sa impedance niini nga rehiyon managsama. Mahitungod sa proseso sa pagsabwag sa interface, mahimo natong haom ang Randles nga katumbas nga sirkito nga gipakita sa ubos.

Tungod kay ang elemento sa WARBURG ug ang frequency square root ug anggulo sa phase negatibo nga may kalabutan, ang pen direkta nga pagkadunot naglangkob sa katumbas nga sirkito sa elemento sa Warburg mao gihapon ang usa ka mahagiton kaayo nga trabaho, aron mapulihan nato kini isip usa ka parallel nga RW ug CW, mao nga ang kinatibuk-ang impedance sa katumbas nga sirkito nga gipakita sa ubos gipakita sa Formula 15, ug ang kinatibuk-ang impedance nga tinuod nga bahin mao ang usa ka sa taliwala sa Fig0 frequency nga gipakita. 16, ang tinuod nga bahin ug ang hinanduraw nga bahin mahimong nakabig ngadto sa usa ka kapasidad nga bili sa duha ka-electrical layer sa nawong sa electrode nawong sa porma sa electrode nawong sa porma sa ikaduha nga pormula 17, nga mao ang gamay kaayo. Sa kinatibuk-an, sa 1-10uf / cm2, ang impedance sa kinatibuk-ang impedance sa mosunod nga picture circuit mahimong isipon nga katumbas sa hinanduraw nga bahin sa Warburg impedance, ie z = omGAZ, ug ang labing importante nga diffusion length ID sa diffusion coefficient mahimong electronically Ang diffusion coefficient ug diffusion time sa mosunod nga kalkulado mao ang charge9. pareho, aron ang diffusion coefficient sa mga electron mapulihan sa ion mobility, ug ang diffusion time mahimong magamit Ang time constant nga katumbas sa arc sa pinakataas nga punto sa frequency curve nga gipakita sa FIG.

Busa, ang pormula sa ibabaw mahimong mabag-o sa pormat nga gipakita sa pormula. Sumala sa gihisgotan sa ibabaw nga modelo tagsulat decomposes data gikan sa literatura, kini makita sa lima ka mga sample nga gipili gikan sa mosunod nga hulagway adunay usa ka talagsaon nga kalainan sa pagsabwag kurba sa ubos nga frequency nga dapit, ug pipila ka mga sample gilangkuban sa usa ka semi-circular nga rehiyon. Unya adunay usa ka limitado nga pagsabwag impedance sa mga 45 degrees sa wala ug tuo sa han-ay sa medyo ubos nga frequency, ug busa, sumala sa ibabaw nga modelo, ang pagsabwag sa panahon nga kanunay sa daghang mga modelo sa WSC = 2, 4, 5, 6 ug 15 mao ang 4, sa tinagsa.

16, 25, 36, ug 225 (gipakita sa Table 1 sa ubos). Aron itandi ang mga epekto sa modelo sa ibabaw, gikuha sa tagsulat ang proseso sa adsorption sa mga molekula sa tubig sa ibabaw sa sulphate zirconium sulphate, una nga gigamit ang Randles nga katumbas nga sirkito aron mohaum sa mga resulta sa pagtuki sa pagsulay, ug makita ang tinuod nga bahin sa impedance gikan sa numero sa ubos. Ang kasaypanan tali sa test value ug ang fitting value miabot sa 25%, ug ang deklarasyon sa circuit fitting effect nga adunay Warburg impedance dili maayo sa kaso diin ang taas nga impedance o kasaba medyo taas.

Busa, ang numerical values ​​nga angay mahimong Reference lamang. Sa numero sa ubos, gitandi sa tagsulat ang angay nga epekto sa pamaagi sa modelo nga gisugyot sa tradisyonal nga katumbas nga pamaagi sa circuit ug ang tagsulat. Gikan sa ubos nga wala nga hulagway, gikinahanglan nga makita ang haom nga epekto nga nakuha sa bag-ong pamaagi sa modelo.

Mas maayo kini kaysa sa tradisyonal nga katumbas nga sirkito. Ang diffusion coefficient nga nakuha gikan sa mosunod nga Table 3 makita ang resulta sa net ion mobility ug water alisngaw ug ang mga resulta sa pagkakita sa ubang mga tawo. Ang pamaagi nga gisugyot ni Tienquangnguyen mohaom pinaagi sa pagpahaom sa finite diffusion length nga bahin sa AC impedance, ang pen tul-id ug ang gitas-on sa diffusion length, sa ingon makaamgo sa paspas ug tukma nga determinasyon sa paspas ug tukma nga datos gamit ang AC impedance data.