როგორ გამოვიყენოთ AC წინაღობის მონაცემები ლითიუმის ელექტრული მასალის დიფუზიის კოეფიციენტის დასადგენად?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Leverancier van draagbare energiecentrales

ლითიუმ-იონური ბატარეა არის Li +-ის მიგრაცია და დიფუზია დადებით და უარყოფით პოლუსებს შორის, ხოლო Li-ის კონცენტრაციის სხვაობა დადგენილია დადებით და უარყოფით ელექტროდებს შორის, რითაც ინახავს ელექტრო ენერგიას. ამრიგად, Li +-ს შორის დიფუზია დადებით და უარყოფით პოლუსებს შორის გავლენას ახდენს ლითიუმ-იონური ბატარეის მუშაობაზე. თუ ჩვენ დალაგებულია სხვადასხვა ბმულებში Li +-ის სწრაფიდან ნელი სიჩქარით, ეჭვგარეშეა, რომ ელექტროლიტში Li +-ის დიფუზია ყველაზე მეტია.

სწრაფი, რასაც მოჰყვება Li + მუხტის გაცვლის პროცესი დადებით და უარყოფით ზედაპირზე, ამ პროცესის სიჩქარე შედარებით ნელია, ადვილია შეზღუდვის შერბილების შეზღუდვა, ხოლო Li + ყველაზე ნელია პოზიტიურ და უარყოფით მასალაში. როგორც აქტიურ ნივთიერებაში რეაქტიული ნივთიერების მყარი ფაზის დიფუზიის კოეფიციენტის ძირითადი პარამეტრი, მყარი ფაზის დიფუზიის კოეფიციენტი არის მასალის რაოდენობის გასაღები, მაგრამ მასალების პარამეტრები მარტივი არ არის. ზოგადად, აქტიური მასალის მყარი ფაზის დიფუზიის კოეფიციენტის გამოთვლის მეთოდს აქვს მნიშვნელოვანი პოტენციური ტიტრაცია, მუდმივი დენის ტიტრაცია და AC წინაღობის მონაცემები.

ცოტა ხნის წინ, გერმანიის დრეზდენის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის Tienquangnguyen (პირველი სერვერები) და Corneliabreitkopf (კორესპონდენტი ავტორი) შემოგვთავაზეს ახალი გზა დიფუზიის კოეფიციენტების მისაღებად AC წინაღობის მონაცემებით. EIS მონაცემების გამოყენებით მასალების შეძენის დიფუზიის კოეფიციენტი ახალი კონცეფცია არ არის. არსებობდა მრავალი მოდელი, რომლებმაც გამოიყენეს დიფუზიური წინაღობის მნიშვნელობა AC წინაღობაში ელექტროდის ან მასალის დიფუზიის კოეფიციენტის გამოსათვლელად, მაგრამ ეს მოდელები ჩვეულებრივ უნდა იყოს შერწყმული დიფუზიასთან.

ისეთი პარამეტრების გაანგარიშება, როგორიცაა სიგრძე და ეს მნიშვნელობა, როგორც წესი, მიახლოებულია ელექტროდის სისქით ან ნაწილაკების რადიუსით. გზა Tienquangnguyen-მა შესთავაზა მხოლოდ AC წინაღობის მონაცემების გამოყენებას დიფუზიის კოეფიციენტის გამოსათვლელად საჭირო ყველა პარამეტრის მისაღებად. დიფუზიის კოეფიციენტის მნიშვნელობის მიხედვით, ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ დიფუზიის კოეფიციენტი დიფუზიის სიგრძის ID-სა და დიფუზიის დროის ტაუდს შორის თანაფარდობით (როგორც ნაჩვენებია შემდეგ ფორმულაში).

ეს ჩანს ზემოაღნიშნული ფორმულიდან. დიფუზიის კოეფიციენტის მისაღებად ზემოაღნიშნული პარამეტრები უნდა მივიღოთ ექსპერიმენტის მონაცემებით ან თეორიული მოდელის მონაცემებით. ელექტროქიმიურ სისტემაში იონების მობილურობა შეიძლება გამოითვალოს რელაქსაციის დროის tau2-ის საფუძველზე ლამბDAD ორ ელექტრული ფენის სისქეზე და პოლარიზაციაზე.

დიფუზიის კოეფიციენტის ძირითადი პარამეტრების მისაღებად ჯერ უნდა მივიღოთ დიფუზიური ფენის სისქის მონაცემები. ეგრეთ წოდებული დიფუზიური ფენა ეხება მასალის კონცენტრაციების დიაპაზონს დიფუზიის პროცესში და Bandaraampmellanderandcoelho et al. და სხვ.

მოდელი დიფუზიური ფენის სისქის გამოსათვლელად. ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს ორმაგი ბლოკირების ელექტროდის ელექტროქიმიური სისტემის წინაღობას და დაკარგვის კუთხის ნორმალურ მნიშვნელობას. ეფექტური დიელექტრიკული მუდმივი შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულით 3, სადაც j არის წარმოსახვითი ერთეული, დელტა არის თანაფარდობა ნიმუშის სისქის ნახევარსა და დიფუზიური ფენის სისქეს შორის, ჩვეულებრივ, ჩვენ გვჯერა, რომ ეს მნიშვნელობა 10-ზე მეტია.

დაკარგვის კუთხე არის თანაფარდობა დიელექტრიკულ დანაკარგსა და რეალურ დიელექტრიკულ მუდმივას შორის (ასახულია ფორმულა 4-ში). ზემოაღნიშნული ფიგურიდან B, შესაძლებელია დავინახოთ, რომ დაკარგვის კუთხის კვანძს აქვს მაქსიმალური მნიშვნელობა დროის მუდმივ TAU2-ზე, და კავშირი დანაკარგის კუთხის ნორმალურ მნიშვნელობასა და დელტას შორის ნაჩვენებია ფორმულა 5-ში, ასე რომ, დიფუზიური ფენის სისქე შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულით 6. EIS მონაცემებში, შეზღუდული ვარბურგის დიფუზიის წინაღობა შეიცავს პარამეტრებს, როგორიცაა დიფუზიის სიგრძე, დიფუზიის კოეფიციენტი და დიფუზიის სიჩქარე, ჩვეულებრივ, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ექვივალენტური წრე EIS-ის გამოვლენის შედეგების მოსარგებად ZVIEW-ით და სხვა ხელსაწყოებით დიფუზიის დროის პარამეტრების მისაღებად.

თუმცა, გარკვეული წინაღობის ზოგიერთ შემთხვევაში, დაყენების შედეგები ხშირად ნაკლებად იდეალურადაა და ეს პრობლემა შეიძლება დამონტაჟდეს უფრო ზუსტი მონაცემების მოსაწყობად AC წინაღობის მონაცემებში გარდამავალი არეალის დაყენებით. შეზღუდული სიგრძის ვარბურგის დიფუზიის წინაღობა შეიძლება გამოიხატოს ფორმულაში 7, სადაც RW არის შეზღუდული დიფუზიის წინაღობა და დიფუზიის დრო შეიძლება გამოითვალოს ზემოაღნიშნული ფორმულით 1-ით. ზემოაღნიშნულ ფორმულაში პარამეტრის ურთიერთობა ნაჩვენებია ფორმულებში 9, 10 და სასრული დიფუზიის წინაღობის მყარი და წარმოსახვითი ნაწილი შეიძლება გამარტივდეს შემდეგი ფორმულის ფორმატში 13 შემდეგი ფორმულებით 11 და 12.

13 ჩვენ ვხედავთ, რომ RW შეიძლება ნიშნავდეს მიმართებითი მრუდის დახრილობას Z-სა და Omega1/2-ს შორის. ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს ტიპიური AC წინაღობის რუკას, რომელიც ხედავს წინაღობის მრუდის დახრილობას ფიგურიდან 45 გრადუსით გარდამავალ ზონაში, რაც ნიშნავს, რომ წინაღობის რეალური და წარმოსახვითი ნაწილის მნიშვნელობა ამ რეგიონში ტოლია. რაც შეეხება ინტერფეისის დიფუზიის პროცესს, ჩვენ შეგვიძლია მოვარგოთ ქვემოთ ნაჩვენები რენდლის ეკვივალენტური წრე.

ვინაიდან WARBURG ელემენტი და სიხშირის კვადრატული ფესვი და ფაზის კუთხე უარყოფითად არის დაკავშირებული, კალმის პირდაპირი დაშლა შეიცავს Warburg ელემენტის ეკვივალენტურ წრედს ჯერ კიდევ ძალიან რთული ნამუშევარია, ამიტომ შეგვიძლია შევცვალოთ იგი პარალელურად RW და CW, ასე რომ, ქვემოთ ნაჩვენები ექვივალენტური მიკროსქემის საერთო წინაღობა ნაჩვენებია ფორმულა 15-ში, ხოლო მთლიანი ნაწილი ნაჩვენებია, როგორც ნახ. 16, რეალური ნაწილი და წარმოსახვითი ნაწილი შეიძლება გარდაიქმნას ელექტროდის ზედაპირის ზედაპირის ორი ელექტრული ფენის ტევადობის მნიშვნელობად, ელექტროდის ზედაპირის სახით მეორე ფორმულის სახით 17, რომელიც ძალიან მცირეა. ზოგადად, 1-10uf/cm2-ში მთლიანი წინაღობის წინაღობა ქვემოთ მოცემულ სურათზე შეიძლება ჩაითვალოს ვარბურგის წინაღობის წარმოსახვითი ნაწილის ტოლად, ანუ z = omGAZ და დიფუზიის კოეფიციენტის ყველაზე მნიშვნელოვანი დიფუზიის სიგრძის ID შეიძლება იყოს ელექტრონულად. იგივეა, ისე, რომ ელექტრონების დიფუზიის კოეფიციენტი შეიძლება შეიცვალოს იონის მობილურობით და დიფუზიის დრო შეიძლება გამოყენებულ იქნას დროის მუდმივი შესაბამისი რკალი სიხშირის მრუდის უმაღლეს წერტილში ნაჩვენები ნახ.

აქედან გამომდინარე, ზემოაღნიშნული ფორმულა შეიძლება გარდაიქმნას ფორმულაში ნაჩვენები ფორმატში. ზემოაღნიშნული მოდელის ავტორები არღვევენ მონაცემებს ლიტერატურიდან, ჩანს, რომ შემდეგი სურათიდან შერჩეულ ხუთ ნიმუშს აქვს გამორჩეული განსხვავება დაბალი სიხშირის არეალის დიფუზიის მრუდში და რამდენიმე ნიმუში შედგება ნახევრად წრიული რეგიონისგან. შემდეგ არის შეზღუდული დიფუზიური წინაღობა დაახლოებით 45 გრადუსი მარცხნივ და მარჯვნივ შედარებით დაბალი სიხშირის დიაპაზონში და, შესაბამისად, ზემოაღნიშნული მოდელის მიხედვით, WSC = 2, 4, 5, 6 და 15 რამდენიმე მოდელის დიფუზიის დროის მუდმივია, შესაბამისად, 4.

16, 25, 36 და 225 (ნაჩვენებია ცხრილში 1 ქვემოთ). ზემოაღნიშნული მოდელის ეფექტების შესადარებლად, ავტორი იღებს წყლის მოლეკულების ადსორბციის პროცესს სულფატის ცირკონიუმის სულფატის ზედაპირზე, პირველ რიგში იყენებს რენდლის ეკვივალენტურ წრეს ტესტის გამოვლენის შედეგების მოსარგებად და შეუძლია ნახოს წინაღობის რეალური ნაწილი ქვემოთ მოცემული ფიგურიდან. სატესტო მნიშვნელობასა და ფიტინგის მნიშვნელობას შორის შეცდომამ მიაღწია 25%-ს, ხოლო წრედის ფიტინგის ეფექტის გამოცხადება, რომელიც შეიცავს ვარბურგის წინაღობას, იდეალური არ არის იმ შემთხვევაში, როდესაც მაღალი წინაღობა ან ხმაური შედარებით მაღალია.

ამიტომ, რიცხვითი მნიშვნელობების მორგება შეიძლება იყოს მხოლოდ მითითება. ქვემოთ მოყვანილ ფიგურაში ავტორი ადარებს მოდელის მეთოდის დაყენების ეფექტს, რომელიც შემოთავაზებულია ტრადიციული ეკვივალენტური მიკროსქემის მეთოდით და ავტორი. ქვედა მარცხენა სურათიდან აუცილებელია ახალი მოდელის მეთოდით მიღებული ფიტინგის ეფექტის დანახვა.

ეს უკეთესია ვიდრე ტრადიციული ეკვივალენტური წრე. დიფუზიის კოეფიციენტი, რომელიც მიიღება შემდეგი ცხრილიდან 3-დან, ხედავს იონების წმინდა მობილურობის და წყლის ორთქლის შედეგებს და სხვა ადამიანების გამოვლენის შედეგებს. Tienquangnguyen-ის მიერ შემოთავაზებული მეთოდი ერგება სასრული დიფუზიის სიგრძის ნაწილის AC წინაღობაზე მორგებით, კალამი არის სწორი და დიფუზიის სიგრძის სიგრძე, რითაც აცნობიერებს სწრაფი და ზუსტი მონაცემების სწრაფ და ზუსტ განსაზღვრას AC წინაღობის მონაცემების გამოყენებით.