Wéi benotzen ech AC Impedanzdaten fir den Diffusiounskoeffizient vu Lithium elektrescht Material ze bestëmmen?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Zentral elektriko eramangarrien hornitzailea

D&39;Lithium-Ion Batterie ass d&39;Migratioun an d&39;Diffusioun vu Li + tëscht de positiven an negativen Pole, an de Konzentratiounsdifferenz vu Li gëtt tëscht de positiven an negativen Elektroden etabléiert, an doduerch elektresch Energie späichert. Dofir beaflosst d&39;Diffusioun tëscht Li + tëscht de positiven an negativen Pole d&39;Performance vun der Lithium-Ion Batterie Leeschtung. Wa mir a verschiddene Links vu séier bis lues Geschwindegkeete vu Li + zortéiert sinn, ass et keen Zweiwel datt d&39;Diffusioun vu Li + am Elektrolyt am meeschten ass.

Schnell, gefollegt vum Ladungsaustauschprozess vu Li + an der positiver an negativer Uewerfläch, d&39;Geschwindegkeet vun dësem Prozess ass relativ lues, et ass einfach d&39;Restriktiounsreduktioun ze limitéieren, a Li + ass déi luesst am positiven an negativen Material, dëst De Link ass och dacks de Schlëssel fir d&39;Vergréisserungsleistung vun der Lithium-Ion Batterie ze beschränken. Als Schlësselparameter Festphase Diffusiounskoeffizient vun der reaktiver Substanz an der aktiver Substanz ass de Festphase Diffusiounskoeffizient de Schlëssel fir d&39;Quantitéit vum Material, awer d&39;Parameter vun de Materialien sinn net einfach. Allgemeng huet d&39;Method fir de feste Phase Diffusiounskoeffizient vum aktive Material ze berechnen eng wichteg potenziell Titratioun, konstante Stroumtitratioun an AC Impedanzdaten.

Kuerzem, Tienquangnguyen (Éischt Serveren) an Corneliabreitkopf (korrespondéiert Autor) vun Däitschland Dresden Universitéit vun Technology proposéiert eng nei Manéier Diffusioun Koeffizienten duerch AC Impedanz Daten ze kréien. Den Diffusiounskoeffizient fir Material ze kréien mat EIS Daten ass keen neit Konzept. Et goufe vill Modeller déi en Diffusiounsimpedanzwäert an der AC Impedanz benotzt hunn fir den Diffusiounskoeffizient vun der Elektrode oder Material ze berechnen, awer dës Modeller mussen normalerweis mat Diffusioun kombinéiert ginn.

Berechnung vu Parameteren wéi Längt, an dëse Wäert gëtt normalerweis vun der Elektrodedicke oder Partikelradius geschätzt. De Wee Tienquangnguyen proposéiert nëmmen AC impedance Daten ze benotzen all Parameteren néideg der Diffusioun Koeffizient ze berechnen. No der Bedeitung vum Diffusiounskoeffizient kënne mir en Diffusiounskoeffizient kréien duerch de Verhältnis tëscht der Diffusiounslängt ID an der Diffusiounszäit taud (wéi an der folgender Formel gewisen).

Et kann aus der uewe genannter Formel gesi ginn. Fir en Diffusiounskoeffizient ze kréien, musse mir déi uewe genannte Parameter duerch Experimentdaten oder theoretesch Modelldaten kréien. Am elektrochemesche System kann Ionmobilitéit berechent ginn op Basis vun der Entspanungszäit tau2 an der Dicke vun der zwee-elektrescher Schicht lambDAD a Polariséierung.

Fir d&39;Schlësselparameter vum Diffusiounskoeffizient ze kréien, musse mir als éischt d&39;Donnéeën vun der Diffusiounsschichtdicke kréien. De sougenannte Diffusiounsschicht bezitt sech op d&39;Gamme vu Materialkonzentratioune am Diffusiounsprozess, an de Bandaraampmellanderandcoelho et al. Et al.

Modell fir d&39;Dicke vun der Diffusiounsschicht ze berechnen. D&39;Figur hei drënner weist d&39;Impedanz vum elektrochemesche System vun der duebeler Blockéierungselektrode an de Verloschtwénkel Normalwäert. Déi effektiv dielektresch Konstant kann mat der folgender Formel berechent ginn 3, wou j eng imaginär Eenheet ass, Delta ass de Verhältnis tëscht der Halschent vun der Dicke vun der Probe an der Dicke vun der Diffusiounsschicht, normalerweis gleewen mir datt dëse Wäert méi wéi 10 ass.

De Verloschtwénkel ass de Verhältnis tëscht dielektresche Verloscht an der realer dielektrescher Konstant (an der Formel 4 gewisen). Vun der uewe genannter Figur B ass et méiglech ze gesinn datt de Verloschtwénkel Node e Maximumwäert an der Zäitkonstant TAU2 huet, an d&39;Relatioun tëscht dem Verloschtwénkel Normalwäert an Delta gëtt an der Formel 5 gewisen, sou datt d&39;Diffusiounsschichtdicke mat der folgender Formel 6 berechent ka ginn. An den EIS Daten enthält déi limitéiert Warburg Diffusiounsimpedanz Parameteren wéi Diffusiounslängt, Diffusiounskoeffizient an Diffusiounsgeschwindegkeet, normalerweis kënne mir en gläichwäerteg Circuit benotze fir d&39;EIS Detectiounsresultater vun ZVIEW an aner Tools ze passen fir Diffusiounszäitparameter ze kréien.

Wéi och ëmmer, an e puer Fäll vun e puer Impedanz sinn d&39;Fittingsresultater dacks manner ideal, an dëse Problem kann ugepasst ginn fir méi genee Daten ze passen andeems en Iwwergangsgebitt an AC Impedanzdaten passt. Déi limitéiert Längt Warburg Diffusiounsimpedanz kann an der Formel ausgedréckt ginn 7, wou RW eng limitéiert Diffusiounsimpedanz ass, an d&39;Diffusiounszäit kann duerch déi uewe genannte Formel 1 berechent ginn. D&39;Parameterverhältnis an der uewe genannter Formel gëtt an de Formelen 9, 10 gewisen, an de festen an imaginären Deel vun der endlecher Diffusiounsimpedanz kann an de Format vun der folgender Formel 13 vereinfacht ginn duerch déi folgend Formel 11 an 12.

13 kënne mir gesinn datt RW den Hang vun der relationaler Curve tëscht Z an Omega1/2 bedeit. Déi uewe genannte Figur weist eng typesch AC-Impedanzkaart, déi den Hang vun der Impedanzkurve an der Iwwergangszon vu 45 Grad vun der Figur gesinn, wat heescht datt de Wäert vum realen an imaginären Deel vun der Impedanz an dëser Regioun gläich ass. Wat den Diffusiounsprozess vun der Interface ugeet, kënne mir de Randles gläichwäertege Circuit hei ënnen passen.

Well d&39;WARBURG Element an d&39;Frequenz Quadratwuerzel a Phase Wénkel negativ korreléiert sinn, enthält de Pen direkten Zersetzung den gläichwäertege Circuit vum Warburg Element ass nach ëmmer E ganz usprochsvollen Aarbecht, sou datt mir et als parallel RW an CW ersetzen kënnen, sou datt d&39;Gesamtimpedanz vum gläichwäertege Circuit hei ënnen an der Formel 15 gewise gëtt, an d&39;total Impedanzfrequenz ass ongeféier Fig. 16, kann de realen Deel an der imaginärer Deel an engem capacitance Wäert vun der zwee-elektresch Layer vun der Uewerfläch vun der Elektroden Uewerfläch an der Form vun der Elektroden Uewerfläch an der Form vun der zweeter Formel ëmgerechent ginn 17, déi ganz kleng ass. Allgemeng, an 1-10uf / cm2, kann d&39;Impedanz vun der Gesamtimpedanz am folgende Bildschaltung als gläich wéi dem imaginären Deel vun der Warburg Impedanz ugesi ginn, dh z = omGAZ, an déi wichtegst Diffusiounslängt ID vum Diffusiounskoeffizient kann elektronesch sinn. vun den Elektronen kënne mat Ionmobilitéit ersat ginn, an d&39;Diffusiounszäit kann benotzt ginn.

Dofir kann déi uewe genannte Formel an de Format an der Formel ugewise ginn. No der uewen-ernimmt Modell Autoren decomposes Daten aus der Literatur, et kann gesinn déi fënnef Echantillon aus dem folgenden Bild ausgewielt hunn eng markant Ënnerscheed an der Diffusioun Curve vun der niddereg Frequenz Beräich, a verschidde Echantillon sinn aus engem semi-kreesfërmeg Regioun komponéiert. Duerno gëtt et eng limitéiert Diffusiounsimpedanz vu ronn 45 Grad lénks a riets am Beräich vu relativ nidderegen Frequenzen, an dofir ass d&39;Diffusiounszäitkonstante vu verschiddene Modeller vum WSC = 2, 4, 5, 6 a 15, laut dem uewe Modell, 4 respektiv.

16, 25, 36, an 225 (an der Tabell 1 hei ënnen gewisen). Fir d&39;Effekter vum uewe genannte Modell ze vergläichen, hëlt den Auteur den Adsorptiounsprozess vu Waassermolekülen an der Uewerfläch vum Sulfat Zirkoniumsulfat, fir d&39;éischt de Randles gläichwäertege Circuit ze benotzen fir d&39;Testdetektiounsresultater ze passen, a kann den realen Deel vun der Impedanz vun der Figur hei ënnen gesinn. De Feeler tëscht dem Testwäert an dem Passwuert erreecht 25%, an d&39;Deklaratioun vum Circuitfitting Effekt mat Warburg Impedanz ass net ideal am Fall wou héich Impedanz oder Kaméidi relativ héich ass.

Dofir kënnen déi numeresch Wäerter passen nëmme Referenz sinn. An der Figur hei drënner vergläicht den Auteur de passenden Effekt vun der Modellmethod, déi vun der traditioneller gläichwäerteger Circuitmethod an dem Auteur proposéiert gëtt. Vun der ënneschter lénkser Bild ass et néideg de passenden Effekt ze gesinn, deen duerch déi nei Modellmethod kritt gëtt.

Et ass besser wéi déi traditionell gläichwäerteg Circuit. Den Diffusiounskoeffizient kritt aus der folgender Table 3 kann d&39;Resultat vun der Netzionmobilitéit a Waasserdamp an d&39;Resultater vun der Detektioun vun anere Leit gesinn. D&39;Method proposéiert vum Tienquangnguyen passt andeems de endlechen Diffusiounslängt Deel an der AC Impedanz passt, de Pen ass riicht an d&39;Längt vun der Diffusiounslängt, an doduerch d&39;rapid a genee Bestëmmung vu séieren a korrekten Daten mat AC Impedanzdaten realiséiert.