¿Cómo utilizar los datos de impedancia de CA para determinar el coeficiente de difusión del material eléctrico de litio?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Portable Power Station supplementum

La batería de iones de litio es la migración y difusión de Li+ entre los polos positivo y negativo, y la diferencia de concentración de Li se establece entre los electrodos positivo y negativo, almacenando así energía eléctrica. Por lo tanto, la difusión de Li+ entre los polos positivo y negativo afecta el rendimiento de la batería de iones de litio. Si clasificamos en varios enlaces desde velocidades rápidas a lentas de Li+, no hay duda de que la difusión de Li+ en el electrolito es la mayor.

Rápido, seguido del proceso de intercambio de carga de Li + en la superficie positiva y negativa, la velocidad de este proceso es relativamente lenta, es fácil limitar la mitigación de la restricción y Li + es el más lento en el material positivo y negativo, este El enlace también es a menudo la clave para restringir el rendimiento de aumento de la batería de iones de litio. Como parámetro clave, el coeficiente de difusión en fase sólida de la sustancia reactiva en la sustancia activa, el coeficiente de difusión en fase sólida es la clave para la cantidad de material, pero los parámetros de los materiales no son simples. Generalmente, el método de cálculo del coeficiente de difusión en fase sólida del material activo tiene una titulación de potencial importante, una titulación de corriente constante y datos de impedancia de CA.

Recientemente, Tienquangnguyen (First Servers) y Corneliabreitkopf (autor correspondiente) de la Universidad Tecnológica de Dresde, Alemania, propusieron una nueva forma de obtener coeficientes de difusión a través de datos de impedancia de CA. El coeficiente de difusión de la adquisición de materiales utilizando datos EIS no es un concepto nuevo. Ha habido muchos modelos que han utilizado un valor de impedancia de difusión en impedancia de CA para calcular el coeficiente de difusión del electrodo o material, pero estos modelos generalmente deben combinarse con la difusión.

Cálculo de parámetros como la longitud, siendo este valor normalmente aproximado por el espesor del electrodo o el radio de la partícula. El método propuesto por Tienquangnguyen consiste únicamente en utilizar datos de impedancia de CA para obtener todos los parámetros necesarios para calcular el coeficiente de difusión. Según el significado del coeficiente de difusión, podemos obtener un coeficiente de difusión mediante la relación entre la longitud de difusión ID y el tiempo de difusión taud (como se muestra en la siguiente fórmula).

Esto se puede ver en la fórmula anterior. Para obtener un coeficiente de difusión, tenemos que obtener los parámetros anteriores mediante datos experimentales o datos del modelo teórico. En el sistema electroquímico, la movilidad iónica se puede calcular en función del tiempo de relajación tau2 en el espesor de la capa bieléctrica lambDAD y la polarización.

Para obtener los parámetros clave del coeficiente de difusión, primero debemos obtener los datos del espesor de la capa de difusión. La denominada capa de difusión se refiere al rango de concentraciones de material en el proceso de difusión, y Bandaraampmellanderandcoelho et al. Et al.

Modelo para calcular el espesor de la capa de difusión. La siguiente figura muestra la impedancia del sistema electroquímico del electrodo de doble bloqueo y el valor normal del ángulo de pérdida. La constante dieléctrica efectiva se puede calcular mediante la siguiente fórmula 3, donde j es una unidad imaginaria, Delta es la relación entre la mitad del espesor de la muestra y el espesor de la capa de difusión, normalmente creemos que este valor es mayor que 10.

El ángulo de pérdida es la relación entre la pérdida dieléctrica y la constante dieléctrica real (que se muestra en la Fórmula 4). De la figura B anterior, es posible ver que el nodo del ángulo de pérdida tiene un valor máximo en la constante de tiempo TAU2, y la relación entre el valor normal del ángulo de pérdida y Delta se muestra en la Fórmula 5, por lo que el espesor de la capa de difusión se puede calcular mediante la siguiente fórmula 6. En los datos EIS, la impedancia de difusión de Warburg limitada contiene parámetros como la longitud de difusión, el coeficiente de difusión y la velocidad de difusión; normalmente podemos utilizar un circuito equivalente para ajustar los resultados de detección EIS mediante ZVIEW y otras herramientas para obtener parámetros de tiempo de difusión.

Sin embargo, en algunos casos de cierta impedancia, los resultados del ajuste suelen ser menos ideales y este problema se puede corregir para ajustar datos más precisos ajustando un área de transición en los datos de impedancia de CA. La impedancia de difusión de Warburg de longitud limitada se puede expresar en la fórmula 7, donde RW es una impedancia de difusión limitada y el tiempo de difusión se puede calcular mediante la fórmula 1 anterior. La relación de parámetros en la fórmula anterior se muestra en las fórmulas 9, 10, y la porción sólida e imaginaria de la impedancia de difusión finita se puede simplificar en el formato de la siguiente fórmula 13 mediante las siguientes fórmulas 11 y 12.

13 podemos ver que RW puede significar la pendiente de la curva relacional entre Z y Omega1 / 2. La figura anterior muestra un mapa de impedancia de CA típico, en el que se puede ver la pendiente de la curva de impedancia en la zona de transición de 45 grados desde la figura, lo que significa que el valor de la parte real e imaginaria de la impedancia en esta región es igual. Respecto al proceso de difusión de la interfaz, podemos ajustar el circuito equivalente de Randles que se muestra a continuación.

Dado que el elemento WARBURG y la raíz cuadrada de la frecuencia y el ángulo de fase están correlacionados negativamente, la descomposición directa de la pluma contiene el circuito equivalente del elemento Warburg sigue siendo un trabajo muy desafiante, por lo que podemos reemplazarlo como un RW y CW paralelos, por lo que la impedancia general del circuito equivalente que se muestra a continuación se muestra en la Fórmula 15, y la parte real de la impedancia total está entre Cuando la frecuencia es aproximadamente 0 como se muestra en la Fig. 16, la parte real y la parte imaginaria se pueden convertir en un valor de capacitancia de la capa bieléctrica de la superficie de la superficie del electrodo en la forma de la superficie del electrodo en la forma de la segunda fórmula 17, que es muy pequeña. Generalmente, en 1-10uf/cm2, la impedancia de la impedancia total en el siguiente circuito de imagen puede considerarse igual a la parte imaginaria de la impedancia de Warburg, es decir, z = omGAZ, y la longitud de difusión más importante ID del coeficiente de difusión puede ser electrónicamente El coeficiente de difusión y el tiempo de difusión se calculan (como se muestra en la siguiente fórmula 19) suponga que la carga de la carga es la misma, de modo que el coeficiente de difusión de los electrones se puede reemplazar con la movilidad de iones, y el tiempo de difusión se puede utilizar La constante de tiempo correspondiente al arco en el punto más alto de la curva de frecuencia que se muestra en la FIG.

Por lo tanto, la fórmula anterior se puede convertir al formato que se muestra en la fórmula. De acuerdo con el modelo mencionado anteriormente, los autores descomponen los datos de la literatura y pueden ver que las cinco muestras seleccionadas de la siguiente imagen tienen una diferencia distintiva en la curva de difusión del área de baja frecuencia, y varias muestras están compuestas por una región semicircular. Luego, existe una impedancia de difusión limitada de aproximadamente 45 grados a la izquierda y a la derecha en el rango de frecuencias relativamente bajas y, por lo tanto, según el modelo anterior, la constante de tiempo de difusión de varios modelos de WSC = 2, 4, 5, 6 y 15 es 4, respectivamente.

16, 25, 36 y 225 (que se muestran en la Tabla 1 a continuación). Para comparar los efectos del modelo anterior, el autor toma el proceso de adsorción de moléculas de agua en la superficie del sulfato de circonio, utilizando primero el circuito equivalente de Randles para ajustar los resultados de detección de la prueba, y puede ver la parte real de la impedancia en la figura siguiente. El error entre el valor de prueba y el valor de ajuste alcanzó el 25%, y la declaración del efecto de ajuste del circuito que contiene la impedancia de Warburg no es ideal en el caso en que la impedancia alta o el ruido son relativamente altos.

Por lo tanto los valores numéricos que se ajustan sólo pueden ser de referencia. En la siguiente figura, el autor compara el efecto de ajuste del método de modelo propuesto por el autor y el método de circuito equivalente tradicional. En la imagen inferior izquierda se puede apreciar el efecto de ajuste obtenido mediante el nuevo método del modelo.

Es mejor que el circuito equivalente tradicional. El coeficiente de difusión obtenido de la siguiente Tabla 3 puede ver el resultado de la movilidad neta de iones y vapor de agua y los resultados de la detección de otras personas. El método propuesto por Tienquangnguyen se ajusta ajustando la porción de longitud de difusión finita en la impedancia de CA, la pluma es recta y la longitud de la longitud de difusión, logrando así la determinación rápida y precisa de datos rápidos y precisos utilizando datos de impedancia de CA.