Cumu utilizà i dati d&39;impedenza AC per determinà u coefficient di diffusione di u materiale elettricu di lithium?

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A bateria di lithium-ion hè a migrazione è a diffusione di Li + trà i poli pusitivi è negativi, è a diffarenza di cuncentrazione di Li hè stabilita trà l&39;elettrodi pusitivi è negativi, cusì almacenà energia elettrica. Dunque, a diffusione trà Li + trà i poli pusitivi è negativi affetta u funziunamentu di e prestazioni di a bateria di lithium ion. S&39;è no sò urdinati in vari ligami da viloci viloci-à-lenti di Li +, ùn ci hè micca dubbitu chì a diffusione di Li + in l &39;elettroliti hè u più.

Quick, seguitu da u prucessu di scambiu di carica di Li + in a superficia pusitiva è negativa, a vitezza di stu prucessu hè relativamente lenta, hè faciule per limità a mitigazione di restrizzioni, è Li + hè u più lento in u materiale pusitivu è negativu, questu U ligame hè ancu spessu a chjave per limità a prestazione di magnificazione di a batteria di lithium ion. Cum&39;è un paràmetru chjave coefficient di diffusione di a fase solida di a sustanza reattiva in a sustanza attiva, u coefficient di diffusione di a fase solida hè a chjave per a quantità di materiale, ma i paràmetri di i materiali ùn sò micca simplici. In generale, u metudu di calculà u coefficient di diffusione di a fase solida di u materiale attivu hà una titration putenziale impurtante, titration current constant, è dati di impedenza AC.

Ricertamenti, Tienquangnguyen (First Servers) è Corneliabreitkopf (Corresponding Author) di Germania Dresden University of Technology prupostu un novu modu per ottene coefficients diffusion through AC impedance data. U coefficient di diffusione di acquistà materiali cù e dati EIS ùn hè micca un cuncettu novu. Ci hè statu parechji mudelli chì anu utilizatu un valore d&39;impedenza di diffusione in l&39;impedenza AC per calculà u coefficient di diffusione di l&39;elettrodu o materiale, ma questi mudelli sò generalmente cumminati cù diffusione.

U calculu di paràmetri cum&39;è a lunghezza, è questu valore hè generalmente apprussimatu da u gruixu di l&39;elettrodu o u raghju di particella. U modu Tienquangnguyen prupostu solu à aduprà dati AC impedance pè ottene tutti i paràmetri nicissarii à calculà u coefficient diffusion. Sicondu u significatu di u coefficient di diffusione, pudemu avè un coefficient di diffusione da u rapportu trà a lunghezza di diffusione ID è u tempu di diffusione taud (cum&39;è mostra in a formula seguente).

Pò esse vistu da a formula sopra. Per ottene un coefficient di diffusione avemu da ottene i paràmetri di sopra da dati esperimenti o dati di mudellu teorichi. In u sistemu electrochemical, a mobilità di ioni pò esse calculatu basatu annantu à u tempu di rilassazione tau2 in u gruixu di u lambDAD di dui strati elettrici è polarizazione.

In ordine pè ottene i paràmetri chiavi di u coefficient diffusion, ci vole prima arrivare i dati di u gruixu strata diffusion. U cusi-chiamatu diffusion layer si rifirisci a la gamma di cuncintrazzioni materiali in u prucessu di diffusione, è u Bandaraampmellanderandcoelho et al. Et al.

Mudellu per calculà u gruixu di a strata di diffusione. A figura sottu mostra l&39;impedenza di u sistema elettrochimicu di u doppiu elettrodu di bloccu è u valore normale di l&39;angolo di perdita. U custanti dielectric efficaci pò esse calculatu da a seguente formula 3, induve j hè una unità imaginariu, Delta hè u rapportu trà a mità di u gruixu di u campionu è u gruixu di u stratu diffusion, di solitu cridemu chì stu valore hè più grande di 10.

L&39;angolo di perdita hè u rapportu trà a perdita dielettrica è a custante dielettrica reale (mostra in Formula 4). Da a figura sopra B, hè pussibule di vede chì u node di l&39;angulu di perdita hà un valore massimu à u tempu constantu TAU2, è a relazione trà u valore nurmale di l&39;angulu di perdita è Delta hè indicatu in Formula 5, cusì u gruixu di a capa di diffusione pò esse calculatu da a seguente formula 6. In i dati EIS, l&39;impedenza di diffusione limitata Warburg cuntene paràmetri cum&39;è a lunghezza di diffusione, u coefficient di diffusione è a velocità di diffusione, di solitu pudemu usà un circuitu equivalenti per adattà i risultati di rilevazione EIS da ZVIEW è altri arnesi per ottene paràmetri di u tempu di diffusione.

In ogni casu, in certi casi di qualchì impedenza, i risultati di l&39;adattazione sò spessu menu ideali, è stu prublema pò esse adattatu per adattazione di dati più precisi per adattazione di una zona di transizione in dati di impedenza AC. L&39;impedenza di diffusione di Warburg di lunghezza limitata pò esse espressa in a formula 7, induve RW hè una impedenza di diffusione limitata, è u tempu di diffusione pò esse calculatu da a formula 1 sopra. A relazione di paràmetri in a formula di sopra hè mostrata in i formule 9, 10, è a parte solida è imaginaria di l&39;impedenza di diffusione finita pò esse simplificata in u formatu di a formula 13 chì seguita da a formula 11 è 12.

13 pudemu vede chì RW pò significà a pendenza di a curva relazionale trà Z è Omega1 / 2. A figura sopra mostra una mappa tipica di l&39;impedenza AC, chì pò vede a pendenza di a curva d&39;impedenza in a zona di transizione di 45 gradi da a figura, chì significa chì u valore di a parte reale è imaginaria di l&39;impedenza in questa regione hè uguali. Riguardu à u prucessu di diffusione di l&39;interfaccia, pudemu mette u circuitu equivalente di Randles mostratu quì sottu.

Siccomu l&39;elementu WARBURG è a radica quadrata di frequenza è l&39;angolo di fase sò correlati negativamente, a descomposizione diretta di a penna cuntene u circuitu equivalente di l&39;elementu Warburg hè sempre Un travagliu assai sfida, cusì pudemu rimpiazzà cum&39;è un parallelu RW è CW, cusì l&39;impedenza generale di u circuitu equivalente mostratu quì sottu hè mostrata in Formula 15, è l&39;impedenza tutale parte reale hè trà Quandu a frequenza hè apprussimatamente in Fig 0. 16, a parte vera è a parte imaginaria pò esse cunvertita in un valore di capacità di a capa di dui elettrichi di a superficia di a superficia di l&39;elettrodu in a forma di a superficia di l&39;elettrodu in a forma di a seconda formula 17, chì hè assai chjuca. In generale, in 1-10uf / cm2, l&39;impedenza di l&39;impedenza tutale in u circuitu di stampa seguente pò esse cunsiderata uguale à a parte imaginaria di l&39;impedenza di Warburg, vale à dì z = omGAZ, è a lunghezza di diffusione più impurtante ID di u coefficient di diffusione pò esse elettronicamente. l&39;elettroni ponu esse rimpiazzati cù a mobilità di ioni, è u tempu di diffusione pò esse usatu. A constante di u tempu chì currisponde à l&39;arcu à u puntu più altu in a curva di freccia indicata in FIG.

Dunque, a formula sopra pò esse cunvertita in u formatu indicatu in a formula. Sicondu à l &39;autori mudellu, sopra-mintuatu decomposes dati da a litteratura, si pò vede i cinque campioni scelti da u ritrattu seguenti hannu una diffarenza distintiva in la curve diffusion di u spaziu bassu freccia, è parechji campioni sò cumposti di una regione semi-circular. Allora ci hè una impedenza di diffusione limitata di circa 45 gradi à manca è à diritta in a gamma di frequenze relativamente bassu, è per quessa, secondu u mudellu di sopra, a constantità di u tempu di diffusione di parechji mudelli di u WSC = 2, 4, 5, 6 è 15 hè 4, rispettivamente.

16, 25, 36 è 225 (mostra in Table 1 sottu). In ordine per paragunà l &39;effetti di u mudellu, sopra, l&39; autore pigghia lu prucessu di adsorption di molécule acqua in a superficia di u sulphate sulphate zirconiu, prima cù u circuitu equivalenti Randles à adattà i risultati dittizzioni testu, è pò vede a parte vera di l&39;impedenza da a figura sottu. L&39;errore trà u valore di prova è u valore di l&39;adattazione hà righjuntu u 25%, è a dichjarazione di l&39;effettu di u circuitu chì cuntene l&39;impedenza di Warburg ùn hè micca ideale in u casu induve l&39;impedenza alta o u rumore hè relativamente altu.

Dunque, i valori numerichi ponu esse solu Riferimentu. In a figura sottu, l&39;autore paraguna l&39;effettu adattatu di u metudu mudellu prupostu da u metudu di circuitu equivalente tradiziunale è l&39;autore. Da a stampa in basso à manca, hè necessariu di vede l&39;effettu adattatu ottenutu da u novu metudu di mudellu.

Hè megliu cà u circuitu equivalente tradiziunale. U coefficient diffusion ottinutu da i seguenti Tabella 3 pò vede u risultatu di a mobilità di ioni net è vapore d&39;acqua è i risultati di a rilevazione di l&39;altri. U metudu prupostu da Tienquangnguyen si adatta à fitting a porzione di lunghezza diffusione finita in l&39;impedenza AC, a penna hè dritta è a lunghezza di a lunghezza di diffusione, rializendu cusì a determinazione rapida è precisa di dati veloci è precisi cù dati di impedenza AC.