Kuinka käyttää AC-impedanssitietoja litium-sähkömateriaalin diffuusiokertoimen määrittämiseen?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Προμηθευτής φορητών σταθμών παραγωγής ενέργειας

Litium-ioni-akku on Li +:n kulkeutuminen ja diffuusio positiivisen ja negatiivisen navan välillä, ja Li:n pitoisuusero muodostuu positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä, mikä varastoi sähköenergiaa. Siksi Li +:n välinen diffuusio positiivisen ja negatiivisen navan välillä vaikuttaa litiumioniakun suorituskykyyn. Jos meidät lajitellaan eri linkkeihin Li +:n nopeista hitaisiin nopeuksiin, ei ole epäilystäkään siitä, että Li +:n diffuusio elektrolyytissä on eniten.

Nopea, jota seuraa Li +:n varauksenvaihtoprosessi positiivisella ja negatiivisella pinnalla, tämän prosessin nopeus on suhteellisen hidas, rajoituksen lieventämistä on helppo rajoittaa, ja Li + on hitain positiivisessa ja negatiivisessa materiaalissa, tämä Linkki on myös usein avain rajoittamaan litiumioniakun suurennustehoa. Vaikuttavassa aineessa olevan reaktiivisen aineen kiinteän faasin diffuusiokerroin avainparametrina kiinteän faasin diffuusiokerroin on avain materiaalin määrään, mutta materiaalien parametrit eivät ole yksinkertaisia. Yleensä aktiivisen materiaalin kiinteän faasin diffuusiokertoimen laskentamenetelmällä on tärkeä potentiaalititraus, vakiovirtatitraus ja AC-impedanssitiedot.

Äskettäin Tienquangnguyen (ensimmäiset palvelimet) ja Corneliabreitkopf (vastaava kirjoittaja) Saksasta Dresdenin teknillinen yliopisto ehdottivat uutta tapaa saada diffuusiokertoimet AC-impedanssitietojen avulla. EIS-tietojen avulla hankittujen materiaalien diffuusiokerroin ei ole uusi käsite. On ollut monia malleja, jotka ovat käyttäneet diffuusioimpedanssin arvoa AC-impedanssissa elektrodin tai materiaalin diffuusiokertoimen laskemiseen, mutta nämä mallit on yleensä yhdistettävä diffuusioon.

Parametrien, kuten pituuden, laskeminen, ja tämä arvo on yleensä likimääräinen elektrodin paksuudella tai hiukkassäteellä. Tapa, jolla Tienquangnguyen ehdotti vain AC-impedanssitietojen käyttöä kaikkien diffuusiokertoimen laskemiseen tarvittavien parametrien saamiseksi. Diffuusiokertoimen merkityksen mukaan voimme saada diffuusiokertoimen diffuusiopituuden ID ja diffuusioajan taud välisellä suhteella (kuten seuraavassa kaavassa esitetään).

Se voidaan nähdä yllä olevasta kaavasta. Diffuusiokertoimen saamiseksi meidän on saatava yllä olevat parametrit koetietojen tai teoreettisten mallitietojen avulla. Sähkökemiallisessa järjestelmässä ionien liikkuvuus voidaan laskea relaksaatioajan tau2 perusteella kaksisähköisen kerroksen lambDAD paksuudessa ja polarisaatiossa.

Diffuusiokertoimen tärkeimpien parametrien saamiseksi meidän on ensin saatava tiedot diffuusiokerroksen paksuudesta. Ns. diffuusiokerros viittaa materiaalipitoisuuksien vaihteluväliin diffuusioprosessissa, ja Bandaraampmellanderandcoelho et al. Et ai.

Malli diffuusiokerroksen paksuuden laskemiseksi. Alla olevassa kuvassa näkyy kaksoissulkuelektrodin sähkökemiallisen järjestelmän impedanssi ja häviökulman normaaliarvo. Tehollinen dielektrisyysvakio voidaan laskea seuraavalla kaavalla 3, jossa j on kuvitteellinen yksikkö, Delta on näytteen paksuuden puolen ja diffuusiokerroksen paksuuden välinen suhde, yleensä uskomme tämän arvon olevan suurempi kuin 10.

Häviökulma on dielektrisen häviön ja todellisen dielektrisyysvakion välinen suhde (näkyy kaavassa 4). Yllä olevasta kuvasta B on mahdollista nähdä, että häviökulman solmulla on maksimiarvo aikavakiolla TAU2, ja häviökulman normaaliarvon ja Deltan välinen suhde on esitetty kaavassa 5, joten diffuusiokerroksen paksuus voidaan laskea seuraavalla kaavalla 6. EIS-tiedoissa rajoitettu Warburgin diffuusioimpedanssi sisältää parametreja, kuten diffuusiopituuden, diffuusiokertoimen ja diffuusionopeuden. Yleensä voimme käyttää vastaavaa piiriä sovittamaan ZVIEW:n EIS-havaintotulokset ja muut työkalut diffuusioaikaparametrien saamiseksi.

Joissakin tietyn impedanssin tapauksissa sovitustulokset ovat kuitenkin usein vähemmän ihanteellisia, ja tämä ongelma voidaan sovittaa sopimaan tarkempiin tietoihin sovittamalla siirtymäalue AC-impedanssitietoihin. Rajoitettu pituus Warburgin diffuusioimpedanssi voidaan ilmaista kaavalla 7, jossa RW on rajoitettu diffuusioimpedanssi ja diffuusioaika voidaan laskea yllä olevalla kaavalla 1. Yllä olevan kaavan parametrisuhde esitetään kaavoissa 9, 10, ja äärellisen diffuusioimpedanssin kiinteä ja kuvitteellinen osa voidaan yksinkertaistaa seuraavan kaavan 13 muotoon seuraavilla kaavoilla 11 ja 12.

13 voimme nähdä, että RW voi tarkoittaa Z:n ja Omega1/2:n välisen relaatiokäyrän kaltevuutta. Yllä olevassa kuvassa on tyypillinen AC-impedanssikartta, josta näkyy impedanssikäyrän kaltevuus siirtymävyöhykkeellä 45 astetta kuvasta, mikä tarkoittaa, että impedanssin todellisen ja imaginaariosan arvo tällä alueella on sama. Mitä tulee rajapinnan diffuusioprosessiin, voimme sovittaa alla olevan Randlesin vastaavan piirin.

Koska WARBURG-elementti ja taajuuden neliöjuuri ja vaihekulma korreloivat negatiivisesti, kynän suorahajotelma sisältää Warburg-elementin ekvivalenttipiirin on edelleen Erittäin haastava työ, joten voimme korvata sen rinnakkaiseksi RW:ksi ja CW:ksi, joten alla esitetyn vastaavan piirin kokonaisimpedanssi on esitetty kaavassa 15, ja kokonaisimpedanssi on reaalinen osa taajuuden Fig0 välillä. Kuviossa 16 todellinen osa ja kuvitteellinen osa voidaan muuntaa elektrodipinnan pinnan kaksisähköisen kerroksen kapasitanssiarvoksi toisen kaavan 17 muodossa olevan elektrodipinnan muodossa, joka on hyvin pieni. Yleensä 1-10uf / cm2:n kokonaisimpedanssin impedanssia seuraavassa kuvapiirissä voidaan pitää yhtä suurena kuin Warburgin impedanssin imaginaariosa eli z = omGAZ, ja diffuusiokertoimen tärkein diffuusiopituustunnus voidaan antaa elektronisesti. Diffuusiokerroin ja diffuusioaika lasketaan (kuten on sama varaus, että varaus on seuraava kaava) Elektronien diffuusiokerroin voidaan korvata ionien liikkuvuudella ja diffuusioaikaa voidaan käyttää. Aikavakio, joka vastaa kaaria taajuuskäyrän korkeimmassa kohdassa, joka on esitetty kuvassa 1.

Siksi yllä oleva kaava voidaan muuntaa kaavassa näkyvään muotoon. Edellä mainitun mallin tekijöiden mukaan hajotusaineisto kirjallisuudesta, se voi nähdä, että seuraavasta kuvasta valituilla viidellä näytteellä on erottuva ero matalataajuisen alueen diffuusiokäyrässä ja useat näytteet koostuvat puoliympyrän muotoisesta alueesta. Sitten on rajoitettu diffuusioimpedanssi noin 45 astetta vasemmalle ja oikealle suhteellisen alhaisten taajuuksien alueella, ja siksi yllä olevan mallin mukaan useiden WSC = 2, 4, 5, 6 ja 15 mallien diffuusioaikavakio on 4.

16, 25, 36 ja 225 (näkyy alla olevassa taulukossa 1). Yllä olevan mallin vaikutusten vertaamiseksi kirjoittaja ottaa vesimolekyylien adsorptioprosessin sulfaattizirkoniumsulfaatin pinnalla käyttämällä ensin Randles-ekvivalenttipiiriä testin havaitsemistulosten sovittamiseksi ja näkee impedanssin todellisen osan alla olevasta kuvasta. Testiarvon ja sovitusarvon välinen virhe saavutti 25 %, ja Warburg-impedanssin sisältävän piirisovitusvaikutuksen ilmoitus ei ole ihanteellinen tapauksessa, jossa korkea impedanssi tai kohina on suhteellisen korkea.

Siksi numeeriset arvot voivat olla vain viitearvoja. Alla olevassa kuvassa tekijä vertaa perinteisen ekvivalenttipiirimenetelmän ehdottaman mallimenetelmän sovitusvaikutusta tekijään. Vasemmasta alakulmasta on tarpeen nähdä uudella mallimenetelmällä saatu sovitusvaikutus.

Se on parempi kuin perinteinen vastaava piiri. Seuraavasta taulukosta 3 saatu diffuusiokerroin voi nähdä tuloksen nettoionien liikkuvuudesta ja vesihöyrystä sekä muiden ihmisten havaitsemisesta. Tienquangnguyenin ehdottama menetelmä sopii sovittamalla rajallisen diffuusiopituuden osa AC-impedanssiin, kynä on suora ja diffuusiopituuden pituus, mikä mahdollistaa nopean ja tarkan nopean ja tarkan datan määrittämisen AC-impedanssitietojen avulla.