ວິທີການນໍາໃຊ້ຂໍ້ມູນ AC impedance ເພື່ອກໍານົດຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸປະກອນໄຟຟ້າ lithium?

Аўтар: Iflowpower - Cyflenwr Gorsaf Bŵer Cludadwy

ແບດເຕີລີ່ lithium-ion ແມ່ນການເຄື່ອນຍ້າຍແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງ Li + ລະຫວ່າງຂົ້ວບວກແລະລົບ, ແລະຄວາມແຕກຕ່າງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ Li ແມ່ນສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນລະຫວ່າງ electrodes ບວກແລະລົບ, ດັ່ງນັ້ນການເກັບຮັກສາພະລັງງານໄຟຟ້າ. ດັ່ງນັ້ນ, ການແຜ່ກະຈາຍລະຫວ່າງ Li + ລະຫວ່າງຂົ້ວບວກແລະລົບຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium ion. ຖ້າພວກເຮົາຖືກຈັດຮຽງໃນການເຊື່ອມຕໍ່ຕ່າງໆຈາກຄວາມໄວໄວໄປຫາຊ້າຂອງ Li +, ບໍ່ມີຄວາມສົງໃສວ່າການແຜ່ກະຈາຍຂອງ Li + ໃນ electrolyte ແມ່ນຫຼາຍທີ່ສຸດ.

ດ່ວນ, ປະຕິບັດຕາມຂະບວນການແລກປ່ຽນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງ Li + ໃນດ້ານບວກແລະທາງລົບ, ຄວາມໄວຂອງຂະບວນການນີ້ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຊ້າ, ມັນງ່າຍທີ່ຈະຈໍາກັດການຫຼຸດຜ່ອນການຈໍາກັດ, ແລະ Li + ແມ່ນຊ້າທີ່ສຸດໃນອຸປະກອນການໃນທາງບວກແລະທາງລົບ, ນີ້ການເຊື່ອມຕໍ່ຍັງມັກຈະເປັນກຸນແຈເພື່ອຈໍາກັດການປະຕິບັດການຂະຫຍາຍຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium ion. ເປັນຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍໄລຍະແຂງຂອງສານປະຕິກິລິຍາໃນສານທີ່ຫ້າວຫັນ, ຕົວຄູນການແຜ່ກະຈາຍໄລຍະແຂງແມ່ນກຸນແຈສໍາລັບປະລິມານຂອງວັດສະດຸ, ແຕ່ຕົວກໍານົດການຂອງວັດສະດຸແມ່ນບໍ່ງ່າຍດາຍ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ວິທີການຄິດໄລ່ຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍໄລຍະແຂງຂອງອຸປະກອນການມີທ່າແຮງທີ່ສໍາຄັນ titration, titration ຄົງທີ່ໃນປະຈຸບັນ, ແລະຂໍ້ມູນ AC impedance.

ບໍ່ດົນມານີ້, Tienquangnguyen (ເຄື່ອງແມ່ຂ່າຍທໍາອິດ) ແລະ Corneliabreitkopf (ຜູ້ຂຽນທີ່ສອດຄ້ອງກັນ) ຂອງເຢຍລະມັນ Dresden University of Technology ໄດ້ສະເຫນີວິທີການໃຫມ່ທີ່ຈະໄດ້ຮັບຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍຜ່ານຂໍ້ມູນ AC impedance. ຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍຂອງການໄດ້ຮັບວັດສະດຸໂດຍໃຊ້ຂໍ້ມູນ EIS ບໍ່ແມ່ນແນວຄວາມຄິດໃຫມ່. ມີຫຼາຍຕົວແບບທີ່ໄດ້ໃຊ້ຄ່າ diffusion impedance ໃນ AC impedance ເພື່ອຄິດໄລ່ຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍຂອງ electrode ຫຼືວັດສະດຸ, ແຕ່ແບບຈໍາລອງເຫຼົ່ານີ້ປົກກະຕິແລ້ວຈະຕ້ອງຖືກລວມກັບການແຜ່ກະຈາຍ.

ການຄິດໄລ່ຂອງຕົວກໍານົດການເຊັ່ນ: ຄວາມຍາວ, ແລະຄ່ານີ້ແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວປະມານໂດຍຄວາມຫນາ electrode ຫຼືລັດສະໝີຂອງອະນຸພາກ. ວິທີທີ່ Tienquangnguyen ສະເຫນີພຽງແຕ່ນໍາໃຊ້ຂໍ້ມູນ impedance AC ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ພາລາມິເຕີທັງຫມົດທີ່ຕ້ອງການເພື່ອຄິດໄລ່ຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍ. ອີງຕາມຄວາມຫມາຍຂອງຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍ, ພວກເຮົາສາມາດໄດ້ຮັບຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍໂດຍອັດຕາສ່ວນລະຫວ່າງ ID ຄວາມຍາວການແຜ່ກະຈາຍແລະເວລາການແຜ່ກະຈາຍ taud (ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນສູດຕໍ່ໄປນີ້).

ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກສູດຂ້າງເທິງ. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍພວກເຮົາຕ້ອງໄດ້ຮັບຕົວກໍານົດການຂ້າງເທິງໂດຍຂໍ້ມູນການທົດລອງຫຼືຂໍ້ມູນແບບຈໍາລອງທາງທິດສະດີ. ໃນລະບົບໄຟຟ້າເຄມີ, ການເຄື່ອນໄຫວຂອງ ion ສາມາດຖືກຄິດໄລ່ໂດຍອີງໃສ່ເວລາຜ່ອນຄາຍ tau2 ໃນຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນໄຟຟ້າສອງຊັ້ນ lambDAD ແລະ polarization.

ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນຂອງຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍ, ພວກເຮົາທໍາອິດຕ້ອງໄດ້ຮັບຂໍ້ມູນຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນການແຜ່ກະຈາຍ. ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າຊັ້ນການແຜ່ກະຈາຍຫມາຍເຖິງລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງວັດສະດຸໃນຂະບວນການກະຈາຍ, ແລະ Bandaraampmellanderandcoelho et al. et al.

ຮູບແບບການຄິດໄລ່ຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນການແຜ່ກະຈາຍ. ຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນ impedance ຂອງລະບົບ electrochemical ຂອງ electrode blocking double ແລະມຸມສູນເສຍຄ່າປົກກະຕິ. ຄົງທີ່ dielectric ທີ່ມີປະສິດທິພາບສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍສູດ 3 ຕໍ່ໄປນີ້, ເຊິ່ງ j ເປັນຫນ່ວຍງານຈິນຕະນາການ, Delta ແມ່ນອັດຕາສ່ວນລະຫວ່າງເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງຄວາມຫນາຂອງຕົວຢ່າງແລະຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນການແຜ່ກະຈາຍ, ໂດຍປົກກະຕິພວກເຮົາເຊື່ອວ່າຄ່ານີ້ແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ 10.

ມຸມການສູນເສຍແມ່ນອັດຕາສ່ວນລະຫວ່າງການສູນເສຍ dielectric ແລະຄ່າຄົງທີ່ dielectric ທີ່ແທ້ຈິງ (ສະແດງຢູ່ໃນສູດ 4). ຈາກຮູບຂ້າງເທິງ B, ສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າ loss angle node ມີມູນຄ່າສູງສຸດໃນເວລາທີ່ຄົງທີ່ TAU2, ແລະຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງການສູນເສຍມຸມຄ່າປົກກະຕິແລະ Delta ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນສູດ 5, ດັ່ງນັ້ນຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນການແຜ່ກະຈາຍສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍສູດ 6 ຕໍ່ໄປນີ້. ໃນຂໍ້ມູນ EIS, impedance ການແຜ່ກະຈາຍຂອງ Warburg ຈໍາກັດມີພາລາມິເຕີເຊັ່ນ: ຄວາມຍາວການແຜ່ກະຈາຍ, ຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍ, ແລະຄວາມໄວການແຜ່ກະຈາຍ, ໂດຍປົກກະຕິພວກເຮົາສາມາດນໍາໃຊ້ວົງຈອນທຽບເທົ່າເພື່ອໃຫ້ເຫມາະສົມກັບຜົນການກວດສອບ EIS ໂດຍ ZVIEW ແລະເຄື່ອງມືອື່ນໆເພື່ອໃຫ້ໄດ້ພາລາມິເຕີເວລາການແຜ່ກະຈາຍ.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນບາງກໍລະນີຂອງ impedance ບາງ, ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ເຫມາະສົມມັກຈະຫນ້ອຍ, ແລະບັນຫານີ້ສາມາດເຫມາະກັບຂໍ້ມູນທີ່ຖືກຕ້ອງຫຼາຍໂດຍການປັບພື້ນທີ່ການປ່ຽນແປງໃນຂໍ້ມູນ AC impedance. ຄວາມຍາວຈໍາກັດການແຜ່ກະຈາຍຂອງ Warburg impedance ສາມາດສະແດງອອກໃນສູດ 7, ເຊິ່ງ RW ແມ່ນ impedance ການແຜ່ກະຈາຍຈໍາກັດ, ແລະເວລາການແຜ່ກະຈາຍສາມາດຖືກຄິດໄລ່ໂດຍສູດຂ້າງເທິງ 1. ຄວາມສຳພັນພາລາມິເຕີໃນສູດຂ້າງເທິງແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນສູດສູດ 9, 10, ແລະສ່ວນແຂງ ແລະຈິນຕະນາການຂອງ impedance ການແຜ່ກະຈາຍ finite ອາດຈະຖືກປັບປຸງໃຫ້ງ່າຍດາຍໃນຮູບແບບຂອງສູດ 13 ຕໍ່ໄປນີ້ໂດຍສູດ 11 ແລະ 12 ຕໍ່ໄປນີ້.

13 ພວກເຮົາສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າ RW ສາມາດຫມາຍເຖິງຄວາມຊັນຂອງເສັ້ນໂຄ້ງການພົວພັນລະຫວ່າງ Z ແລະ Omega1 / 2. ຕົວເລກຂ້າງເທິງສະແດງໃຫ້ເຫັນແຜນທີ່ impedance AC ປົກກະຕິ, ເຊິ່ງສາມາດເບິ່ງຄວາມຊັນຂອງເສັ້ນໂຄ້ງ impedance ໃນເຂດການປ່ຽນແປງຂອງ 45 ອົງສາຈາກຮູບ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າມູນຄ່າຂອງສ່ວນທີ່ແທ້ຈິງແລະຈິນຕະນາການຂອງ impedance ໃນພາກພື້ນນີ້ແມ່ນເທົ່າທຽມກັນ. ກ່ຽວກັບຂະບວນການແຜ່ກະຈາຍຂອງການໂຕ້ຕອບ, ພວກເຮົາສາມາດເຫມາະວົງຈອນທຽບເທົ່າ Randles ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂ້າງລຸ່ມນີ້.

ເນື່ອງຈາກອົງປະກອບ WARBURG ແລະຄວາມຖີ່ຂອງຮາກສີ່ຫລ່ຽມແລະມຸມໄລຍະແມ່ນມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງກັນໃນທາງລົບ, ການທໍາລາຍໂດຍກົງຂອງປາກກາປະກອບດ້ວຍວົງຈອນທຽບເທົ່າຂອງອົງປະກອບ Warburg ຍັງເປັນວຽກທີ່ທ້າທາຍຫຼາຍ, ດັ່ງນັ້ນພວກເຮົາສາມາດທົດແທນມັນເປັນ RW ແລະ CW ຂະຫນານ, ດັ່ງນັ້ນ impedance ໂດຍລວມຂອງວົງຈອນທຽບເທົ່າທີ່ສະແດງຂ້າງລຸ່ມນີ້ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນສູດປະມານ 15 ທີ່ແທ້ຈິງຂອງ impedance. 0 ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ. 16, ສ່ວນທີ່ແທ້ຈິງແລະສ່ວນຈິນຕະນາການອາດຈະຖືກປ່ຽນເປັນຄ່າ capacitance ຂອງຊັ້ນໄຟຟ້າສອງຊັ້ນຂອງພື້ນຜິວ electrode ໃນຮູບແບບຂອງພື້ນຜິວ electrode ໃນຮູບແບບຂອງສູດທີສອງ 17, ທີ່ມີຂະຫນາດນ້ອຍຫຼາຍ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ໃນ 1-10uf / cm2, impedance ຂອງ impedance ທັງຫມົດໃນວົງຈອນຮູບດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້ສາມາດໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາເທົ່າກັບພາກສ່ວນຈິນຕະນາການຂອງ impedance Warburg, ie z = omGAZ, ແລະ ID ຄວາມຍາວກະຈາຍທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດຂອງຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍສາມາດເອເລັກໂຕຣນິກຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍແລະການແຜ່ກະຈາຍແມ່ນຄິດໄລ່ຕາມສູດຂອງຄ່າບໍລິການ (ຕາມທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນ 19) ດັ່ງທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນ. ດຽວກັນ, ດັ່ງນັ້ນຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍຂອງເອເລັກໂຕຣນິກສາມາດຖືກທົດແທນດ້ວຍການເຄື່ອນທີ່ຂອງ ion, ແລະການແຜ່ກະຈາຍສາມາດໃຊ້ເວລາຄົງທີ່ທີ່ສອດຄ້ອງກັນກັບ arc ຢູ່ໃນຈຸດສູງສຸດໃນເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມຖີ່ທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ.

ດັ່ງນັ້ນ, ສູດຂ້າງເທິງສາມາດປ່ຽນເປັນຮູບແບບທີ່ສະແດງຢູ່ໃນສູດ. ອີງຕາມຜູ້ຂຽນແບບຈໍາລອງທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງ decomposes ຂໍ້ມູນຈາກວັນນະຄະດີ, ມັນສາມາດເຫັນຫ້າຕົວຢ່າງທີ່ເລືອກຈາກຮູບຕໍ່ໄປນີ້ມີຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ໂດດເດັ່ນໃນເສັ້ນໂຄ້ງການແຜ່ກະຈາຍຂອງເຂດຄວາມຖີ່ຕ່ໍາ, ແລະຕົວຢ່າງຈໍານວນຫນຶ່ງແມ່ນປະກອບດ້ວຍພາກພື້ນເຄິ່ງວົງມົນ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ມີ impedance ການແຜ່ກະຈາຍຈໍາກັດປະມານ 45 ອົງສາຊ້າຍແລະຂວາໃນຂອບເຂດຂອງຄວາມຖີ່ຂ້ອນຂ້າງຕ່ໍາ, ແລະດັ່ງນັ້ນ, ອີງຕາມຕົວແບບຂ້າງເທິງ, ເວລາການແຜ່ກະຈາຍຄົງທີ່ຂອງຫຼາຍຕົວແບບຂອງ WSC = 2, 4, 5, 6 ແລະ 15 ແມ່ນ 4, ຕາມລໍາດັບ.

16, 25, 36, ແລະ 225 (ສະແດງຢູ່ໃນຕາຕະລາງ 1 ຂ້າງລຸ່ມນີ້). ເພື່ອປຽບທຽບຜົນກະທົບຂອງຕົວແບບຂ້າງເທິງ, ຜູ້ຂຽນໃຊ້ເວລາຂະບວນການ adsorption ຂອງໂມເລກຸນນ້ໍາໃນຫນ້າດິນຂອງ sulphate zirconium sulphate, ທໍາອິດໃຊ້ວົງຈອນທຽບເທົ່າ Randles ເຫມາະກັບຜົນການທົດສອບ, ແລະສາມາດເຫັນສ່ວນທີ່ແທ້ຈິງຂອງ impedance ຈາກຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້. ຄວາມຜິດພາດລະຫວ່າງຄ່າການທົດສອບແລະຄ່າ fitting ໄດ້ບັນລຸເຖິງ 25%, ແລະການປະກາດຜົນກະທົບຂອງວົງຈອນ fitting ບັນຈຸມີ impedance Warburg ແມ່ນບໍ່ເຫມາະສົມໃນກໍລະນີທີ່ impedance ສູງຫຼືສິ່ງລົບກວນແມ່ນຂ້ອນຂ້າງສູງ.

ດັ່ງນັ້ນ, ຄ່າຕົວເລກພໍດີພຽງແຕ່ສາມາດອ້າງອີງ. ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້, ຜູ້ຂຽນປຽບທຽບຜົນກະທົບທີ່ເຫມາະສົມຂອງວິທີການແບບຈໍາລອງທີ່ສະເຫນີໂດຍວິທີການວົງຈອນທຽບເທົ່າແບບດັ້ງເດີມແລະຜູ້ຂຽນ. ຈາກຮູບຊ້າຍລຸ່ມ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງເບິ່ງຜົນກະທົບທີ່ເຫມາະສົມທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍວິທີການຮູບແບບໃຫມ່.

ມັນດີກວ່າວົງຈອນທຽບເທົ່າແບບດັ້ງເດີມ. ຄ່າສໍາປະສິດການແຜ່ກະຈາຍທີ່ໄດ້ຮັບຈາກຕາຕະລາງ 3 ຕໍ່ໄປນີ້ສາມາດເບິ່ງຜົນຂອງການເຄື່ອນທີ່ຂອງ ion net ແລະ vapor ຂອງນ້ໍາແລະຜົນຂອງການກວດສອບຂອງຄົນອື່ນ. ວິທີການສະເຫນີໂດຍ Tienquangnguyen ເຫມາະໂດຍການກໍານົດສ່ວນຄວາມຍາວການແຜ່ກະຈາຍ finite ໃນ impedance AC, ປາກກາແມ່ນຊື່ແລະຄວາມຍາວຂອງຄວາມຍາວກະຈາຍ, ດັ່ງນັ້ນ realizing ການກໍານົດຢ່າງໄວວາແລະຖືກຕ້ອງຂອງຂໍ້ມູນໄວແລະຖືກຕ້ອງໂດຍໃຊ້ຂໍ້ມູນ AC impedance.