Yuav ua li cas siv AC impedance cov ntaub ntawv los txiav txim qhov diffusion coefficient ntawm lithium hluav taws xob khoom?

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Lub roj teeb lithium-ion yog kev tsiv teb tsaws thiab nthuav tawm ntawm Li + ntawm cov ncej zoo thiab tsis zoo, thiab qhov sib txawv ntawm Li yog tsim los ntawm qhov zoo thiab tsis zoo electrodes, yog li khaws cia hluav taws xob hluav taws xob. Yog li ntawd, qhov sib txawv ntawm Li + ntawm cov ncej zoo thiab tsis zoo cuam tshuam rau kev ua haujlwm ntawm lithium ion roj teeb kev ua haujlwm. Yog tias peb txheeb xyuas ntau yam kev sib txuas los ntawm kev nrawm nrawm ntawm Li +, tsis muaj qhov tsis ntseeg tias qhov sib txawv ntawm Li + hauv cov electrolyte yog qhov ntau tshaj.

Kev nrawm, ua raws li cov txheej txheem sib pauv ntawm Li + hauv qhov zoo thiab qhov tsis zoo, qhov ceev ntawm cov txheej txheem no kuj qeeb, nws yooj yim los txwv kev txwv kev txo qis, thiab Li + yog qhov qeeb tshaj plaws hauv cov khoom zoo thiab tsis zoo, qhov txuas no feem ntau yog tus yuam sij rau kev txwv qhov kev ua tau zoo ntawm lithium ion roj teeb. Raws li ib qho tseem ceeb parameter khoom theem diffusion coefficient ntawm cov reactive tshuaj nyob rau hauv lub active tshuaj, cov khoom theem diffusion coefficient yog tus yuam sij rau tus nqi ntawm cov khoom, tab sis cov parameters ntawm cov ntaub ntawv tsis yog yooj yim. Feem ntau, cov txheej txheem ntawm kev suav cov khoom theem diffusion coefficient ntawm cov khoom nquag muaj qhov tseem ceeb titration, tsis tu ncua titration tam sim no, thiab AC impedance cov ntaub ntawv.

Tsis ntev los no, Tienquangnguyen (Thawj Servers) thiab Corneliabreitkopf (Corresponding Author) ntawm lub teb chaws Yelemees Dresden University of Technology tau thov ib txoj hauv kev tshiab kom tau txais diffusion coefficients los ntawm AC impedance cov ntaub ntawv. Lub diffusion coefficient ntawm kev tau txais cov ntaub ntawv siv EIS cov ntaub ntawv tsis yog lub tswv yim tshiab. Muaj ntau tus qauv uas tau siv tus nqi diffusion impedance hauv AC impedance los xam cov diffusion coefficient ntawm electrode lossis cov khoom siv, tab sis cov qauv no feem ntau yuav tsum tau ua ke nrog diffusion.

Kev suav cov tsis xws li ntev, thiab tus nqi no feem ntau yog kwv yees los ntawm electrode thickness lossis particle radius. Txoj kev Tienquangnguyen tau thov tsuas yog siv cov ntaub ntawv AC impedance kom tau txais tag nrho cov kev ntsuas uas yuav tsum tau suav cov diffusion coefficient. Raws li lub ntsiab lus ntawm diffusion coefficient, peb tuaj yeem tau txais ib qho diffusion coefficient los ntawm qhov sib piv ntawm diffusion ntev ID thiab lub sijhawm diffusion taud (raws li qhia hauv qab no).

Nws tuaj yeem pom los ntawm cov qauv saum toj no. Yuav kom tau txais ib qho diffusion coefficient peb yuav tsum tau txais cov kev ntsuas saum toj no los ntawm kev sim cov ntaub ntawv lossis cov ntaub ntawv theoretical qauv. Nyob rau hauv cov txheej txheem electrochemical, ion kev txav mus los yuav raug xam raws li lub sij hawm so tau2 nyob rau hauv lub thickness ntawm ob-hluav taws xob txheej lambDAD thiab polarization.

Txhawm rau kom tau txais cov ntsiab lus tseem ceeb ntawm diffusion coefficient, peb yuav tsum xub tau txais cov ntaub ntawv ntawm diffusion txheej thickness. Lub npe hu ua diffusion txheej yog hais txog qhov ntau ntawm cov khoom siv hauv cov txheej txheem diffusion, thiab Bandaraampmellanderandcoelho li al. Thiab al.

Qauv los xam cov thickness ntawm diffusion txheej. Daim duab hauv qab no qhia txog qhov impedance ntawm electrochemical system ntawm ob chav thaiv electrode thiab lub kaum sab xis poob ib txwm muaj nqi. Qhov zoo dielectric tas li tuaj yeem xam los ntawm cov qauv hauv qab no 3, qhov twg j yog ib chav tsev xav, Delta yog qhov sib piv ntawm ib nrab ntawm cov tuab ntawm cov qauv thiab cov tuab ntawm cov txheej diffusion, feem ntau peb ntseeg tias tus nqi no ntau dua 10.

Qhov poob lub kaum sab xis yog qhov sib piv ntawm dielectric poob thiab qhov dielectric qhov tsis tu ncua (qhia hauv Formula 4). Los ntawm daim duab saum toj no B, nws tuaj yeem pom tias qhov poob lub kaum sab xis muaj tus nqi siab tshaj plaws ntawm lub sijhawm TAU2, thiab kev sib raug zoo ntawm qhov poob lub kaum ntse ntse tus nqi thiab Delta yog qhia hauv Formula 5, yog li cov diffusion txheej tuab tuaj yeem xam los ntawm cov qauv hauv qab no 6. Hauv cov ntaub ntawv EIS, qhov txwv Warburg diffusion impedance muaj cov tsis muaj xws li ntev diffusion, diffusion coefficient, thiab diffusion tshaj tawm, feem ntau peb tuaj yeem siv qhov sib npaug sib npaug kom haum rau EIS nrhiav tau los ntawm ZVIEW thiab lwm yam cuab yeej kom tau txais lub sijhawm sib txawv.

Txawm li cas los xij, qee qhov ntawm qee qhov impedance, cov txiaj ntsig haum feem ntau tsis tshua pom zoo, thiab qhov teeb meem no tuaj yeem haum kom haum cov ntaub ntawv raug ntau dua los ntawm kev haum rau thaj chaw hloov pauv hauv AC impedance cov ntaub ntawv. Qhov txwv ntev Warburg diffusion impedance tuaj yeem qhia tau hauv cov qauv 7, qhov twg RW yog qhov txwv tsis pub muaj kev cuam tshuam, thiab lub sijhawm diffusion tuaj yeem suav los ntawm cov qauv saum toj no 1. Cov kev sib raug zoo ntawm cov qauv saum toj no tau qhia hauv cov qauv 9, 10, thiab cov khoom thiab cov kev xav ntawm qhov kawg ntawm cov impedance yuav yooj yim rau hauv cov qauv ntawm cov qauv hauv qab no 13 los ntawm cov qauv hauv qab no 11 thiab 12.

13 peb tuaj yeem pom tias RW tuaj yeem txhais tau tias txoj kab nqes ntawm txoj kab sib txuas ntawm Z thiab Omega1 / 2. Daim duab saum toj no qhia txog AC impedance daim ntawv qhia, uas tuaj yeem pom txoj kab nqes ntawm impedance nkhaus nyob rau hauv qhov kev hloov pauv ntawm 45 degrees los ntawm daim duab, uas txhais tau hais tias tus nqi ntawm qhov tseeb thiab qhov xav txog ntawm impedance hauv cheeb tsam no sib npaug. Hais txog cov txheej txheem diffusion ntawm lub interface, peb tuaj yeem haum rau Randles sib npaug Circuit Court hauv qab no.

Txij li thaum lub caij WARBURG thiab qhov zaus ntawm lub hauv paus thiab lub kaum sab xis yog qhov cuam tshuam tsis zoo, tus cwj mem ncaj qha decomposition muaj qhov sib npaug ntawm lub voj voog ntawm Warburg lub ntsiab tseem yog ib qho nyuaj heev, yog li peb tuaj yeem hloov nws raws li qhov sib npaug RW thiab CW, yog li tag nrho impedance ntawm qhov sib npaug Circuit Court qhia hauv qab no yog qhia nyob rau hauv Formula thiab tag nrho cov impedance. 0 raws li qhia hauv Fig. 16, feem tiag tiag thiab qhov kev xav txog tej zaum yuav raug hloov mus rau hauv tus nqi capacitance ntawm ob-hluav taws xob txheej ntawm qhov chaw ntawm electrode nto nyob rau hauv daim ntawv ntawm electrode nto nyob rau hauv daim ntawv ntawm tus thib ob formula 17, uas yog heev me me. Feem ntau, hauv 1-10uf / cm2, qhov impedance ntawm tag nrho impedance nyob rau hauv daim duab hauv qab no tuaj yeem suav hais tias yog sib npaug ntawm qhov kev xav ntawm Warburg impedance, piv txwv li z = omGAZ, thiab qhov tseem ceeb tshaj plaws diffusion ntev ID ntawm diffusion coefficient tuaj yeem siv hluav taws xob diffusion coefficient thiab diffusion lub sij hawm yog xam raws li cov qauv 1 (raws li qhia hauv qab no) tib yam, kom cov diffusion coefficient ntawm cov electrons tuaj yeem hloov nrog ion txav mus los, thiab lub sijhawm diffusion tuaj yeem siv Lub sijhawm tas li sib haum rau arc ntawm qhov siab tshaj plaws hauv qhov zaus nkhaus qhia hauv FIG.

Yog li ntawd, cov mis saum toj no tuaj yeem hloov mus rau hauv hom ntawv qhia hauv cov mis. Raws li cov qauv sau hais los saum toj no decomposes cov ntaub ntawv los ntawm cov ntaub ntawv, nws tuaj yeem pom tsib tus qauv xaiv los ntawm cov duab hauv qab no muaj qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm qhov tsawg zaus, thiab ob peb cov qauv yog tsim los ntawm thaj tsam ib nrab. Tom qab ntawd muaj kev txwv tsis pub muaj kev cuam tshuam txog li 45 degrees sab laug thiab sab xis nyob rau hauv thaj tsam ntawm qhov tsawg zaus, thiab yog li ntawd, raws li cov qauv saum toj no, lub sijhawm diffusion tsis tu ncua ntawm ntau tus qauv ntawm WSC = 2, 4, 5, 6 thiab 15 yog 4, raws li.

16, 25, 36, thiab 225 (pom 1 hauv qab no). Txhawm rau sib piv cov txiaj ntsig ntawm cov qauv saum toj no, tus sau yuav siv cov txheej txheem adsorption ntawm cov dej molecules nyob rau saum npoo ntawm sulphate zirconium sulphate, ua ntej siv Randles sib npaug Circuit Court kom haum rau qhov kev kuaj pom, thiab tuaj yeem pom qhov tseeb ntawm qhov impedance los ntawm daim duab hauv qab no. Qhov yuam kev ntawm qhov ntsuas tus nqi thiab qhov haum tus nqi tau mus txog 25%, thiab qhov kev tshaj tawm ntawm cov khoom siv hluav taws xob uas muaj Warburg impedance tsis yog qhov zoo tshaj plaws nyob rau hauv cov ntaub ntawv uas siab impedance los yog suab nrov kuj siab.

Yog li ntawd, tus lej muaj nuj nqis haum tsuas yog siv tau. Nyob rau hauv daim duab hauv qab no, tus sau piv cov nyhuv haum ntawm tus qauv txoj kev npaj los ntawm ib txwm sib npaug Circuit Court txoj kev thiab tus sau. Los ntawm daim duab sab laug, nws yog ib qho tsim nyog kom pom cov nyhuv haum tau los ntawm cov qauv tshiab.

Nws yog qhov zoo dua li qhov sib npaug sib npaug. Cov diffusion coefficient tau txais los ntawm cov lus hauv qab no 3 tuaj yeem pom qhov tshwm sim ntawm cov ion txav mus los thiab cov dej vapor thiab cov txiaj ntsig ntawm lwm tus neeg nrhiav pom. Txoj kev npaj los ntawm Tienquangnguyen haum los ntawm kev ua kom haum qhov finite diffusion ntev feem hauv AC impedance, tus cwj mem yog ncaj thiab qhov ntev ntawm qhov diffusion ntev, yog li paub qhov kev txiav txim siab ceev thiab raug ntawm cov ntaub ntawv ceev thiab raug siv AC impedance cov ntaub ntawv.