Kako koristiti podatke izmjenične impedancije za određivanje koeficijenta difuzije litij električnog materijala?

2022/04/08

Autor: Iflowpower –Dobavljač prijenosnih elektrana

Litij-ionska baterija je migracija i difuzija Li + između pozitivnog i negativnog pola, a razlika koncentracije Li se uspostavlja između pozitivne i negativne elektrode, čime se pohranjuje električna energija. Stoga, difuzija između Li + između pozitivnog i negativnog pola utječe na performanse litij-ionskih baterija. Ako se poredamo u razne karike od brzih do sporih brzina Li +, nema sumnje da je difuzija Li + u elektrolitu najveća.

Brz, praćen procesom izmjene naboja Li + na pozitivnoj i negativnoj površini, brzina ovog procesa je relativno spora, lako je ograničiti ublažavanje ograničenja, a Li + je najsporiji u pozitivnom i negativnom materijalu, ovo Veza je također često ključ za ograničavanje učinka povećanja litij-ionske baterije. Kao ključni parametar koeficijent difuzije krute faze reaktivne tvari u aktivnoj tvari, koeficijent difuzije čvrste faze ključan je za količinu materijala, ali parametri materijala nisu jednostavni. Općenito, metoda izračuna koeficijenta difuzije čvrste faze aktivnog materijala ima važne podatke o potencijalnoj titraciji, titraciji konstantne struje i impedanciji izmjenične struje.

Nedavno su Tienquangnguyen (Prvi poslužitelji) i Corneliabreitkopf (autor za dopisivanje) s njemačkog Tehnološkog sveučilišta Dresden predložili novi način dobivanja koeficijenata difuzije putem podataka o impedanciji izmjenične struje. Koeficijent difuzije pribavljanja materijala korištenjem EIS podataka nije nov koncept. Bilo je mnogo modela koji su koristili vrijednost difuzijske impedancije u AC impedanciji za izračunavanje koeficijenta difuzije elektrode ili materijala, ali ti se modeli obično moraju kombinirati s difuzijom.

Izračun parametara kao što je duljina, a ova vrijednost se obično aproksimira debljinom elektrode ili radijusom čestice. Način na koji je Tienquangnguyen predložio samo korištenje podataka AC impedancije za dobivanje svih parametara potrebnih za izračunavanje koeficijenta difuzije. Prema značenju koeficijenta difuzije, koeficijent difuzije možemo dobiti omjerom između duljine difuzije ID i vremena difuzije taud (kao što je prikazano u sljedećoj formuli).

To se vidi iz gornje formule. Da bismo dobili koeficijent difuzije, moramo dobiti gornje parametre pomoću podataka eksperimenta ili podataka teoretskog modela. U elektrokemijskom sustavu mobilnost iona može se izračunati na temelju vremena relaksacije tau2 u debljini dvoelektričnog sloja lambDAD i polarizacije.

Da bismo dobili ključne parametre koeficijenta difuzije, prvo moramo dobiti podatke o debljini difuzijskog sloja. Takozvani difuzijski sloj odnosi se na raspon koncentracija materijala u procesu difuzije, a Bandaraampmellanderandcoelho et al. I sur.

Model za izračunavanje debljine difuzijskog sloja. Slika ispod prikazuje impedanciju elektrokemijskog sustava dvostruke blokirajuće elektrode i normalnu vrijednost kuta gubitka. Efektivna dielektrična konstanta može se izračunati sljedećom formulom 3, gdje je j zamišljena jedinica, Delta je omjer između polovine debljine uzorka i debljine difuzijskog sloja, obično vjerujemo da je ta vrijednost veća od 10.

Kut gubitka je omjer između dielektričnog gubitka i stvarne dielektrične konstante (prikazano u Formuli 4). Iz gornje slike B moguće je vidjeti da čvor kuta gubitka ima maksimalnu vrijednost u vremenskoj konstanti TAU2, a odnos između normalne vrijednosti kuta gubitka i Delta prikazan je u formuli 5, pa se debljina difuzijskog sloja može izračunato prema sljedećoj formuli 6. U EIS podacima, ograničena Warburgova difuzijska impedancija sadrži parametre kao što su duljina difuzije, koeficijent difuzije i brzina difuzije, obično možemo koristiti ekvivalentni sklop za uklapanje rezultata EIS detekcije pomoću ZVIEW-a i drugih alata za dobiti parametre vremena difuzije.

Međutim, u nekim slučajevima neke impedancije, rezultati prilagodbe su često manje idealni, a ovaj se problem može prilagoditi tako da odgovara točnijim podacima uklapanjem prijelaznog područja u podatke AC impedancije. Warburgova difuzijska impedancija ograničene duljine može se izraziti u formuli 7, gdje je RW ograničena difuzijska impedancija, a vrijeme difuzije može se izračunati gornjom formulom 1. Odnos parametara u gornjoj formuli prikazan je u formulama 9, 10 , a čvrsti i imaginarni dio impedancije konačne difuzije može se pojednostaviti u format sljedeće formule 13 pomoću sljedeće formule 11 i 12.

13 možemo vidjeti da RW može značiti nagib relacijske krivulje između Z i Omega1 / 2. Gornja slika prikazuje tipičnu kartu AC impedancije, koja može vidjeti nagib krivulje impedancije u prijelaznoj zoni od 45 stupnjeva sa slike , što znači da je vrijednost realnog i imaginarnog dijela impedancije u ovom području jednaka. S obzirom na proces difuzije sučelja, možemo uklopiti Randlesov ekvivalentni krug prikazan dolje.

Budući da su element WARBURG i kvadratni korijen frekvencije i fazni kut negativno korelirani, izravna dekompozicija olovke sadrži ekvivalentni sklop Warburgovog elementa i dalje je vrlo zahtjevan posao, tako da ga možemo zamijeniti kao paralelni RW i CW, tako da ukupni impedancija dolje prikazanog ekvivalentnog kruga prikazana je u formuli 15, a stvarni dio ukupne impedancije je između. dvoelektrični sloj površine površine elektrode u obliku površine elektrode u obliku druge formule 17, koji je vrlo malen. Općenito, u 1-10uf / cm2, impedancija ukupne impedancije u sljedećem slikovnom krugu može se smatrati jednakom imaginarnom dijelu Warburgove impedancije, tj. z = omGAZ, a najvažnija duljina difuzije ID koeficijenta difuzije može biti elektronički. Koeficijent difuzije i vrijeme difuzije izračunavaju se (kao što je prikazano u sljedećoj formuli 19) pretpostavlja se da je naboj naboja isti, tako da se koeficijent difuzije elektrona može zamijeniti mobilnošću iona, a vrijeme difuzije može koristiti Vremenska konstanta koja odgovara luku u najvišoj točki u krivulji frekvencije prikazanoj na Sl.

Stoga se gornja formula može pretvoriti u format prikazan u formuli. Prema gore navedenom modelu, autori razlažu podatke iz literature, može se vidjeti da pet uzoraka odabranih sa sljedeće slike imaju izrazitu razliku u krivulji difuzije niskofrekventnog područja, a nekoliko uzoraka se sastoji od polukružnog područja . Tada postoji ograničena difuzijska impedancija od oko 45 stupnjeva lijevo i desno u području relativno niskih frekvencija, pa je prema navedenom modelu vremenska konstanta difuzije nekoliko modela WSC = 2, 4, 5, 6 i 15 je 4, respektivno.

16, 25, 36 i 225 (prikazano u tablici 1 ispod). Kako bi usporedio učinke gornjeg modela, autor uzima proces adsorpcije molekula vode na površini sulfata cirkonij sulfata, najprije koristeći Randles ekvivalentni krug kako bi se uklopio u rezultate detekcije testa, te može vidjeti pravi dio impedancija sa donje slike. Pogreška između ispitne vrijednosti i vrijednosti uklapanja dosegnula je 25%, a deklaracija efekta uklapanja kruga koja sadrži Warburgovu impedanciju nije idealna u slučaju kada su visoka impedancija ili šum relativno visoki.

Stoga, numeričke vrijednosti mogu biti samo referentne. Na donjoj slici autor uspoređuje učinak uklapanja metode modela koju je predložila tradicionalna metoda ekvivalentnog sklopa i autora. S donje lijeve slike potrebno je vidjeti efekt uklapanja dobiven metodom novog modela.

Bolji je od tradicionalnog ekvivalentnog kruga. Koeficijent difuzije dobiven iz sljedeće tablice 3 može vidjeti rezultat neto mobilnosti iona i vodene pare te rezultate tuđe detekcije. Metoda koju je predložio Tienquangnguyen odgovara uklapanju dijela konačne duljine difuzije u AC impedanciju, olovka je ravna i duljina difuzijske duljine, čime se ostvaruje brzo i točno određivanje brzih i točnih podataka korištenjem podataka AC impedancije.

KONTAKTIRAJTE NAS
Samo nam recite svoje zahtjeve, možemo učiniti više nego što možete zamisliti.
Pošaljite upit
Chat with Us

Pošaljite upit

Odaberite drugi jezik
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
Trenutni jezik:Hrvatski