လီသီယမ်လျှပ်စစ်ပစ္စည်း၏ ပျံ့နှံ့မှုကိန်းဂဏန်းအား ဆုံးဖြတ်ရန် AC impedance ဒေတာကို မည်သို့အသုံးပြုရမည်နည်း။

著者：Iflowpower – Nhà cung cấp trạm điện di động

လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီသည် အပြုသဘောနှင့် အနုတ်ဝင်ရိုးစွန်းများကြားတွင် Li + ၏ ရွှေ့ပြောင်းခြင်းနှင့် ပျံ့နှံ့ခြင်းဖြစ်ပြီး Li ၏ အာရုံစူးစိုက်မှု ခြားနားချက်ကို အပြုသဘောနှင့် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းများကြားတွင် ထားရှိကာ လျှပ်စစ်စွမ်းအင်ကို သိမ်းဆည်းပေးသည်။ ထို့ကြောင့် Li+ သည် အပြုသဘောနှင့် အနုတ်လက္ခဏာများကြားတွင် ပျံ့နှံ့မှုသည် လီသီယမ်အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကျိုးသက်ရောက်စေသည်။ Li + ၏ အမြန်မှနှေးသော အမြန်နှုန်းများမှ လင့်ခ်အမျိုးမျိုးဖြင့် စီထားပါက၊ Li + ၏ အီလက်ထရောနစ် ပျံ့နှံ့မှုသည် အများဆုံးဖြစ်ကြောင်း သံသယဖြစ်ဖွယ်မရှိပါ။

Li + ၏ အပြုသဘောနှင့် အနုတ်လက္ခဏာ မျက်နှာပြင်တွင် လျင်မြန်သော အားသွင်းလဲလှယ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့်၊ ဤလုပ်ငန်းစဉ်၏ အမြန်နှုန်းသည် အတော်လေးနှေးကွေးသည်၊ ကန့်သတ်မှု လျော့ပါးစေရန် ကန့်သတ်ရန် လွယ်ကူသည်၊ Li + သည် အပြုသဘောနှင့် အပျက်သဘောဆောင်သည့် ပစ္စည်းများတွင် အနှေးဆုံးဖြစ်သည်၊ ဤလင့်ခ်သည် မကြာခဏဆိုသလို လီသီယမ်အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ ချဲ့ထွင်မှုအား ကန့်သတ်ရန် သော့ချက်လည်းဖြစ်သည်။ တက်ကြွသောအရာ၌ ​​ဓာတ်ပြုပစ္စည်း၏ သော့ချက်အဆင့် ပျံ့နှံ့မှုကိန်းဂဏန်းအဖြစ်၊ အစိုင်အခဲအဆင့် ပျံ့နှံ့မှုကိန်းဂဏန်းသည် ပစ္စည်းပမာဏအတွက် သော့ချက်ဖြစ်သော်လည်း ပစ္စည်းများ၏ ကန့်သတ်ချက်များသည် မရိုးရှင်းပါ။ ယေဘုယျအားဖြင့်၊ တက်ကြွသောပစ္စည်း၏ အစိုင်အခဲအဆင့် ပျံ့နှံ့မှုကိန်းဂဏန်းကို တွက်ချက်သည့်နည်းလမ်းတွင် အရေးကြီးသော titration၊ စဉ်ဆက်မပြတ် လက်ရှိ titration နှင့် AC impedance data တို့ရှိသည်။

မကြာသေးမီက ဂျာမနီနိုင်ငံ Dresden နည်းပညာတက္ကသိုလ်မှ Tienquangnguyen (ပထမဆာဗာများ) နှင့် Corneliabreitkopf (ဆက်စပ်ရေးသားသူ) တို့သည် AC impedance ဒေတာမှတဆင့် ပျံ့နှံ့မှုကိန်းဂဏန်းများကို ရယူရန် နည်းလမ်းသစ်တစ်ခုကို အဆိုပြုခဲ့သည်။ EIS ဒေတာကို အသုံးပြု၍ ပစ္စည်းများရယူခြင်း၏ ပျံ့နှံ့မှုကိန်းဂဏန်းသည် အယူအဆအသစ်မဟုတ်ပါ။ electrode သို့မဟုတ် material ၏ diffusion coefficient ကို တွက်ချက်ရန် AC impedance တွင် diffusion impedance value ကို အသုံးပြုထားသော model များစွာရှိပါသည်၊ သို့သော် အဆိုပါ model များကို diffusion နှင့် ပေါင်းစပ်ရမည်ဖြစ်သည်။

အလျားကဲ့သို့သော ဘောင်များကို တွက်ချက်ခြင်းနှင့် ဤတန်ဖိုးကို လျှပ်ကူးပစ္စည်းအထူ သို့မဟုတ် အမှုန်အမွှားအချင်းဝက်ဖြင့် ခန့်မှန်းပါသည်။ Tienquangnguyen သည် diffusion coefficient ကိုတွက်ချက်ရန် လိုအပ်သော parameters အားလုံးကိုရရှိရန် AC impedance data ကိုအသုံးပြုရန်သာ အဆိုပြုခဲ့သည်။ diffusion coefficient ၏အဓိပ္ပါယ်အရ၊ diffusion length ID နှင့် diffusion time taud (အောက်ပါပုံသေနည်းတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း) အကြားအချိုးဖြင့် diffusion coefficient ကိုရနိုင်သည်။

အထက်ဖော်ပြပါ ပုံသေနည်းများမှ ကြည့်ရှုနိုင်ပါသည်။ diffusion coefficient ကိုရရှိရန် ကျွန်ုပ်တို့သည် စမ်းသပ်မှုဒေတာ သို့မဟုတ် သီအိုရီစံပြဒေတာဖြင့် အထက်ဖော်ပြပါ ကန့်သတ်ချက်များကို ရယူရမည်ဖြစ်သည်။ လျှပ်စစ်ဓာတုစနစ်တွင်၊ အိုင်းယွန်းရွေ့လျားနိုင်မှုကို လျှပ်စစ်အလွှာနှစ်ခု lambDAD နှင့် polarization နှစ်ခု၏အထူရှိ အပန်းဖြေချိန် tau2 ကို အခြေခံ၍ တွက်ချက်နိုင်သည်။

diffusion coefficient ၏ အဓိက parameters များကို ရယူရန်အတွက် diffusion layer thickness ၏ data ကို ဦးစွာရယူရပါမည်။ ပျံ့နှံ့မှုအလွှာဟုခေါ်သော ပျံ့နှံ့မှုဖြစ်စဉ်တွင် ပစ္စည်းပါဝင်မှုအကွာအဝေးနှင့် Bandaraampmellanderandcoelho et al ကို ရည်ညွှန်းသည်။ et al.

ပျံ့နှံ့မှုအလွှာ၏အထူကိုတွက်ချက်ရန်မော်ဒယ်။ အောက်ဖော်ပြပါပုံသည် နှစ်ထပ်ပိတ်ဆို့ခြင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ လျှပ်စစ်ဓာတုစနစ်၏ impedance နှင့် ဆုံးရှုံးမှုထောင့် ပုံမှန်တန်ဖိုးကို ပြသထားသည်။ ထိရောက်သော dielectric ကိန်းသေအား အောက်ပါဖော်မြူလာ 3 ဖြင့် တွက်ချက်နိုင်ပြီး j သည် စိတ်ကူးယဉ်ယူနစ်တစ်ခုဖြစ်ပြီး၊ Delta သည် နမူနာ၏အထူ၏တစ်ဝက်နှင့် ပျံ့နှံ့မှုအလွှာ၏အထူကြားအချိုးဖြစ်သည်၊ များသောအားဖြင့် ဤတန်ဖိုးသည် 10 ထက်ကြီးသည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ယုံကြည်ကြသည်။

ဆုံးရှုံးမှုထောင့်သည် dielectric loss နှင့် real dielectric constant (ဖော်မြူလာ 4 တွင်ပြသထားသည်) အကြားအချိုး။ အထက်ဖော်ပြပါပုံ B မှ၊ ဆုံးရှုံးမှုထောင့် node သည် စဉ်ဆက်မပြတ် TAU2 တွင် အမြင့်ဆုံးတန်ဖိုးရှိကြောင်း၊ ဆုံးရှုံးမှုထောင့်ပုံမှန်တန်ဖိုးနှင့် Delta အကြားဆက်စပ်မှုကို Formula 5 တွင်ပြသထားသောကြောင့် ပျံ့နှံ့မှုအလွှာအထူကို အောက်ပါဖော်မြူလာ 6 ဖြင့် တွက်ချက်နိုင်ပါသည်။ EIS ဒေတာတွင်၊ အကန့်အသတ်ရှိသော Warburg diffusion impedance တွင် diffusion length၊ diffusion coefficient နှင့် diffusion velocity ကဲ့သို့သော parameters များပါရှိသည်။ ပုံမှန်အားဖြင့် ကျွန်ုပ်တို့သည် EIS ထောက်လှမ်းခြင်းရလဒ်များကို ZVIEW နှင့် အခြားကိရိယာများဖြင့် ဖြန့်ကျက်ချိန်ကန့်သတ်ချက်များရယူရန် ညီမျှသော circuit ကို အသုံးပြုနိုင်သည်။

သို့သော်လည်း အချို့သော impedance အချို့ကိစ္စများတွင်၊ သင့်လျော်သောရလဒ်များသည် မကြာခဏဆိုသလို နည်းပါးကြပြီး AC impedance ဒေတာတွင် အကူးအပြောင်းဧရိယာကို အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်စေခြင်းဖြင့် ဤပြဿနာကို ပိုမိုတိကျသောဒေတာနှင့် အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်စေနိုင်သည်။ အကန့်အသတ်ရှိသော အရှည် Warburg diffusion impedance ကို ဖော်မြူလာ 7 တွင် ဖော်ပြနိုင်ပြီး RW သည် အကန့်အသတ်ရှိသော diffusion impedance ဖြစ်ပြီး၊ diffusion time ကို အထက်ပါ formula 1 ဖြင့် တွက်ချက်နိုင်ပါသည်။ အထက်ဖော်ပြပါဖော်မြူလာရှိ ကန့်သတ်ဘောင်ဆက်နွယ်မှုကို ဖော်မြူလာများ 9၊ 10 တွင်ပြသထားပြီး၊ အကန့်အသတ်နှင့် ပျံ့နှံ့မှုအစွန်းထွက်မှု၏ အစိုင်အခဲနှင့် စိတ်ကူးပုံဖော်ထားသည့်အပိုင်းကို အောက်ပါဖော်မြူလာ 13 ၏ဖော်မတ်ပုံစံသို့ ရိုးရှင်းအောင်ပြုလုပ်နိုင်သည်။

13 RW သည် Z နှင့် Omega1/2 ကြား ဆက်စပ်မျဉ်းကွေး၏ လျှောစောက်ကို ဆိုလိုကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ မြင်နိုင်သည်။ အထက်ဖော်ပြပါပုံသည် ပုံမှန် AC impedance မြေပုံကို ပြသထားပြီး၊ ပုံမှ 45 ဒီဂရီ အကူးအပြောင်းဇုံရှိ impedance မျဉ်းကွေး၏ လျှောစောက်ကို မြင်နိုင်သည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ ဤဒေသရှိ impedance ၏ အစစ်အမှန်နှင့် စိတ်ကူးယဉ်အစိတ်အပိုင်း၏ တန်ဖိုးသည် ညီမျှသည်ဟု ဆိုလိုပါသည်။ အင်တာဖေ့စ်၏ပျံ့နှံ့မှုဖြစ်စဉ်နှင့်ပတ်သက်၍၊ အောက်တွင်ဖော်ပြထားသော Randles ညီမျှသောပတ်လမ်းကို ကျွန်ုပ်တို့ အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်စေနိုင်သည်။

WARBURG ဒြပ်စင်နှင့် ကြိမ်နှုန်းစတုရန်းရင်းမြစ်နှင့် အဆင့်ထောင့်တို့သည် အနုတ်လက္ခဏာဆက်စပ်နေသောကြောင့်၊ ဘောပင်တိုက်ရိုက်ပြိုကွဲခြင်းတွင် Warburg ဒြပ်စင်၏ညီမျှသောပတ်လမ်းပါရှိသည်မှာ အလွန်စိန်ခေါ်မှုအလုပ်ဖြစ်နေသေးသောကြောင့် ၎င်းအား အပြိုင် RW နှင့် CW အဖြစ် အစားထိုးနိုင်သည်၊ ထို့ကြောင့် အောက်တွင်ဖော်ပြထားသော ညီမျှသောပတ်လမ်း၏ ယေဘုယျ impedance ကို ဖော်မြူလာနှင့် အစစ်အမှန်အပိုင်း 15 အကြားရှိသောအခါတွင် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် impedance ဖြစ်သည်ကို ပြထားသည်။ ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း 0။ 16၊ အစစ်အမှန်အပိုင်းနှင့် စိတ်ကူးယဉ်အပိုင်းကို လျှပ်ကူးပစ္စည်းမျက်နှာပြင်၏ မျက်နှာပြင်နှစ်ခု-လျှပ်ကူးပစ္စည်းအလွှာ၏ capacitance တန်ဖိုးအဖြစ် လျှပ်ကူးပစ္စည်းမျက်နှာပြင်ပုံစံဖြင့် ဒုတိယဖော်မြူလာ 17 ၏ပုံစံတွင် အလွန်သေးငယ်ပါသည်။ ယေဘူယျအားဖြင့်၊ 1-10uf / cm2 တွင်၊ အောက်ပါပုံပတ်လမ်းရှိ စုစုပေါင်း impedance ၏ impedance ကို Warburg impedance ၏ စိတ်ကူးယဉ်အစိတ်အပိုင်းဖြစ်သော z = omGAZ နှင့် ညီမျှသည်ဟု ယူဆနိုင်ပြီး၊ diffusion coefficient ၏ အရေးကြီးဆုံး diffusion length ID ကို အီလက်ထရွန်းနစ်ဖြင့် ဖြစ်နိုင်သည်။ diffusion coefficient နှင့် diffusion time ၏ charge မှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည် (1 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း) အား ဖော်မြူလာအဖြစ် တွက်ချက်ထားသည်။ အလားတူ၊ ထို့ကြောင့် အီလက်ထရွန်များ၏ ပျံ့နှံ့မှုကိန်းဂဏန်းအား အိုင်းယွန်းရွေ့လျားနိုင်မှုဖြင့် အစားထိုးနိုင်စေရန်နှင့် ပျံ့ပွားချိန်အား FIG တွင်ပြသထားသည့် ကြိမ်နှုန်းမျဉ်းကွေးရှိ အမြင့်ဆုံးအမှတ်မှ arc နှင့် သက်ဆိုင်သည့် အချိန်ကိန်းသေကို အသုံးပြုနိုင်သည်။

ထို့ကြောင့် အထက်ဖော်ပြပါ ပုံသေနည်းကို ဖော်မြူလာတွင် ပြသထားသည့် ဖော်မြူလာအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်သည်။ အထက်ဖော်ပြပါ မော်ဒယ်စာရေးဆရာများသည် စာပေမှ အချက်အလက်များကို ပြိုကွဲစေသည့် အဆိုအရ၊ အောက်ပါပုံမှ ရွေးချယ်ထားသော နမူနာငါးခုသည် ကြိမ်နှုန်းနိမ့်ဧရိယာ၏ ပျံ့နှံ့မှုမျဉ်းကွေးတွင် ထူးခြားစွာ ခြားနားသည်ကို တွေ့ရနိုင်ပြီး နမူနာအများအပြားသည် စက်ဝိုင်းပုံဧရိယာဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ ထို့နောက် အတော်လေးနည်းသော ကြိမ်နှုန်းများအကွာအဝေးတွင် ဘယ်ညာ 45 ဒီဂရီခန့် အကန့်အသတ်ရှိသော diffusion impedance ရှိသည်၊ ထို့ကြောင့်၊ အထက်ဖော်ပြပါပုံစံအရ WSC = 2၊ 4၊ 5၊ 6 နှင့် 15 မော်ဒယ်အများအပြား၏ ပျံ့နှံ့ချိန်ကိန်းသေသည် 4 ဖြစ်သည် ။

16၊ 25၊ 36 နှင့် 225 (အောက်ပါဇယား 1 တွင် ပြထားသည်)။ အထက်ဖော်ပြပါ မော်ဒယ်၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို နှိုင်းယှဉ်ရန်အတွက် စာရေးသူသည် ဆာလဖိတ် ဇာကွန်နီယမ် ဆာလဖိတ်၏ မျက်နှာပြင်ရှိ ရေမော်လီကျူးများ၏ စုပ်ယူမှု လုပ်ငန်းစဉ်ကို လုပ်ဆောင်ပြီး စမ်းသပ်ထောက်လှမ်းမှုရလဒ်များနှင့် ကိုက်ညီစေရန် Randles တူညီသော ဆားကစ်ကို ဦးစွာ အသုံးပြုကာ အောက်ပါပုံမှ impedance ၏ အစိတ်အပိုင်းအစစ်အမှန်ကို မြင်တွေ့နိုင်သည်။ စမ်းသပ်မှုတန်ဖိုးနှင့် အံဝင်ခွင်ကျတန်ဖိုးအကြား အမှားအယွင်းသည် 25% သို့ရောက်ရှိပြီး Warburg impedance ပါဝင်သော circuit လျောက်ပတ်သည့်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ကြေငြာခြင်းသည် impedance မြင့်မားခြင်း သို့မဟုတ် ဆူညံသံအတော်လေးမြင့်သည့်ကိစ္စများတွင် စံမပြနိုင်ပါ။

ထို့ကြောင့် ကိန်းဂဏာန်းတန်ဖိုးများ အံကိုက်သာ ကိုးကားနိုင်သည်။ အောက်ဖော်ပြပါပုံတွင်၊ စာရေးသူသည် သမားရိုးကျ တူညီသော circuit method မှ အဆိုပြုထားသော မော်ဒယ်နည်းလမ်း၏ သင့်လျော်သောအကျိုးသက်ရောက်မှုကို နှိုင်းယှဉ်ပြပါသည်။ ဘယ်ဘက်အောက်ပုံမှ၊ မော်ဒယ်နည်းလမ်းအသစ်မှရရှိသော အံဝင်ခွင်ကျအကျိုးသက်ရောက်မှုကို မြင်တွေ့ရပါမည်။

၎င်းသည် သမားရိုးကျ တူညီသော ပတ်လမ်းထက် ပိုမိုကောင်းမွန်သည်။ အောက်ပါဇယား 3 မှရရှိသော diffusion coefficient သည် အသားတင်အိုင်းယွန်းရွေ့လျားမှုနှင့် ရေခိုးရေငွေ့၏ရလဒ်နှင့် အခြားလူများ၏ရှာဖွေတွေ့ရှိမှုရလဒ်များကို ကြည့်ရှုနိုင်ပါသည်။ Tienquangnguyen မှအဆိုပြုသောနည်းလမ်းသည် AC impedance ရှိ အကန့်အသတ်ရှိသော diffusion length အပိုင်းကို အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်စေသည်၊ ဘောပင်သည် ဖြောင့်ဖြောင့်ပြီး diffusion length ၏အရှည်ဖြစ်သောကြောင့် AC impedance data ကိုအသုံးပြု၍ လျင်မြန်တိကျသော data ၏တိကျသောဆုံးဖြတ်ခြင်းကိုနားလည်သဘောပေါက်စေသည်။