लिथियम विद्युतीय सामग्रीको प्रसार गुणांक निर्धारण गर्न AC प्रतिबाधा डेटा कसरी प्रयोग गर्ने?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Προμηθευτής φορητών σταθμών παραγωγής ενέργειας

लिथियम-आयन ब्याट्री भनेको सकारात्मक र नकारात्मक ध्रुवहरू बीच Li + को स्थानान्तरण र प्रसार हो, र Li को सांद्रता भिन्नता सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोडहरू बीच स्थापित हुन्छ, जसले गर्दा विद्युत ऊर्जा भण्डारण हुन्छ। त्यसकारण, सकारात्मक र नकारात्मक ध्रुवहरू बीचको Li+ बीचको प्रसारले लिथियम आयन ब्याट्रीको कार्यसम्पादनलाई असर गर्छ। यदि हामीलाई Li+ को द्रुत-देखि-ढिलो गतिसम्म विभिन्न लिङ्कहरूमा क्रमबद्ध गरिएको छ भने, इलेक्ट्रोलाइटमा Li+ को प्रसार सबैभन्दा बढी हुन्छ भन्ने कुरामा कुनै शंका छैन।

सकारात्मक र नकारात्मक सतहमा Li + को चार्ज विनिमय प्रक्रिया पछि छिटो, यो प्रक्रियाको गति अपेक्षाकृत ढिलो छ, प्रतिबन्ध न्यूनीकरण सीमित गर्न सजिलो छ, र Li + सकारात्मक र नकारात्मक सामग्रीमा सबैभन्दा ढिलो छ, यो लिङ्क प्रायः लिथियम आयन ब्याट्रीको म्याग्निफिकेसन प्रदर्शनलाई प्रतिबन्धित गर्ने कुञ्जी पनि हो। सक्रिय पदार्थमा प्रतिक्रियाशील पदार्थको ठोस चरण प्रसार गुणांकको प्रमुख प्यारामिटरको रूपमा, ठोस चरण प्रसार गुणांक सामग्रीको मात्राको कुञ्जी हो, तर सामग्रीको प्यारामिटरहरू सरल छैनन्। सामान्यतया, सक्रिय सामग्रीको ठोस चरण प्रसार गुणांक गणना गर्ने विधिमा महत्त्वपूर्ण सम्भाव्य टाइट्रेसन, स्थिर वर्तमान टाइट्रेसन, र AC प्रतिबाधा डेटा हुन्छ।

हालै, जर्मनीको ड्रेस्डेन युनिभर्सिटी अफ टेक्नोलोजीका टिएनक्वाङगुयेन (पहिलो सर्भर) र कर्नेलियाब्रेटकोप (संबद्ध लेखक) ले AC प्रतिबाधा डेटा मार्फत प्रसार गुणांक प्राप्त गर्ने नयाँ तरिका प्रस्ताव गरे। EIS डेटा प्रयोग गरेर सामग्री प्राप्त गर्ने प्रसार गुणांक कुनै नयाँ अवधारणा होइन। इलेक्ट्रोड वा सामग्रीको प्रसार गुणांक गणना गर्न AC प्रतिबाधामा प्रसार प्रतिबाधा मान प्रयोग गर्ने धेरै मोडेलहरू छन्, तर यी मोडेलहरूलाई सामान्यतया प्रसारसँग जोड्नुपर्छ।

लम्बाइ जस्ता प्यारामिटरहरूको गणना, र यो मान सामान्यतया इलेक्ट्रोड मोटाई वा कण त्रिज्या द्वारा अनुमानित हुन्छ। Tienquangnguyen ले प्रसार गुणांक गणना गर्न आवश्यक सबै प्यारामिटरहरू प्राप्त गर्न AC प्रतिबाधा डेटा प्रयोग गर्ने प्रस्ताव गरेको तरिका। प्रसार गुणांकको अर्थ अनुसार, हामी प्रसार लम्बाइ ID र प्रसार समय टाउड बीचको अनुपातद्वारा प्रसार गुणांक प्राप्त गर्न सक्छौं (निम्न सूत्रमा देखाइए अनुसार)।

यो माथिको सूत्रबाट देख्न सकिन्छ। प्रसार गुणांक प्राप्त गर्न हामीले माथिका प्यारामिटरहरू प्रयोग डेटा वा सैद्धान्तिक मोडेल डेटाद्वारा प्राप्त गर्नुपर्छ। इलेक्ट्रोकेमिकल प्रणालीमा, दुई-विद्युतीय तह lambDAD र ध्रुवीकरणको मोटाईमा विश्राम समय tau2 को आधारमा आयन गतिशीलता गणना गर्न सकिन्छ।

प्रसार गुणांकको मुख्य प्यारामिटरहरू प्राप्त गर्न, हामीले पहिले प्रसार तह मोटाईको डेटा प्राप्त गर्नुपर्छ। तथाकथित प्रसार तहले प्रसार प्रक्रियामा सामग्री सांद्रताको दायरालाई जनाउँछ, र बन्दराम्पेलन्डरएन्डकोएल्हो एट अल। आदि।

प्रसार तहको मोटाई गणना गर्न मोडेल। तलको चित्रले डबल ब्लकिङ इलेक्ट्रोडको इलेक्ट्रोकेमिकल प्रणालीको प्रतिबाधा र क्षति कोण सामान्य मान देखाउँछ। प्रभावकारी डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक निम्न सूत्र ३ द्वारा गणना गर्न सकिन्छ, जहाँ j एक काल्पनिक एकाइ हो, डेल्टा नमूनाको आधा मोटाई र प्रसार तहको मोटाई बीचको अनुपात हो, सामान्यतया हामी यो मान १० भन्दा बढी छ भन्ने विश्वास गर्छौं।

घाटा कोण भनेको डाइलेक्ट्रिक घाटा र वास्तविक डाइलेक्ट्रिक स्थिरांक (सूत्र ४ मा देखाइएको) बीचको अनुपात हो। माथिको चित्र B बाट, यो देख्न सकिन्छ कि घाटा कोण नोडको समय स्थिर TAU2 मा अधिकतम मान छ, र घाटा कोण सामान्य मान र डेल्टा बीचको सम्बन्ध सूत्र 5 मा देखाइएको छ, त्यसैले प्रसार तह मोटाई निम्न सूत्र 6 द्वारा गणना गर्न सकिन्छ। EIS डेटामा, सीमित वारबर्ग प्रसार प्रतिबाधामा प्रसार लम्बाइ, प्रसार गुणांक, र प्रसार वेग जस्ता प्यारामिटरहरू हुन्छन्, सामान्यतया हामी प्रसार समय प्यारामिटरहरू प्राप्त गर्न ZVIEW र अन्य उपकरणहरू द्वारा EIS पत्ता लगाउने परिणामहरू फिट गर्न समतुल्य सर्किट प्रयोग गर्न सक्छौं।

यद्यपि, केही प्रतिबाधाका केही अवस्थामा, फिटिंग परिणामहरू प्रायः कम आदर्श हुन्छन्, र यो समस्यालाई AC प्रतिबाधा डेटामा संक्रमण क्षेत्र फिट गरेर थप सटीक डेटा फिट गर्न फिट गर्न सकिन्छ। सीमित लम्बाइ वारबर्ग प्रसार प्रतिबाधा सूत्र ७ मा व्यक्त गर्न सकिन्छ, जहाँ RW एक सीमित प्रसार प्रतिबाधा हो, र प्रसार समय माथिको सूत्र १ द्वारा गणना गर्न सकिन्छ। माथिको सूत्रमा रहेको प्यारामिटर सम्बन्ध सूत्र ९, १० मा देखाइएको छ, र सीमित प्रसार प्रतिबाधाको ठोस र काल्पनिक भागलाई निम्न सूत्र ११ र १२ द्वारा निम्न सूत्र १३ को ढाँचामा सरलीकृत गर्न सकिन्छ।

१३ मा हामी देख्न सक्छौं कि RW ले Z र Omega1 / 2 बीचको सम्बन्धात्मक वक्रको ढलानलाई जनाउन सक्छ। माथिको चित्रले एउटा विशिष्ट AC प्रतिबाधा नक्सा देखाउँछ, जसले चित्रबाट ४५ डिग्रीको संक्रमण क्षेत्रमा प्रतिबाधा वक्रको ढलान देख्न सक्छ, जसको अर्थ यस क्षेत्रमा प्रतिबाधाको वास्तविक र काल्पनिक भागको मान बराबर छ। इन्टरफेसको प्रसार प्रक्रियाको सन्दर्भमा, हामी तल देखाइएको रान्डल्स समतुल्य सर्किट फिट गर्न सक्छौं।

WARBURG तत्व र फ्रिक्वेन्सी वर्गमूल र चरण कोण नकारात्मक रूपमा सहसम्बन्धित भएकोले, पेन प्रत्यक्ष विघटनमा Warburg तत्वको समतुल्य सर्किट अझै पनि धेरै चुनौतीपूर्ण काम हो, त्यसैले हामी यसलाई समानान्तर RW र CW को रूपमा प्रतिस्थापन गर्न सक्छौं, त्यसैले तल देखाइएको समतुल्य सर्किटको समग्र प्रतिबाधा सूत्र १५ मा देखाइएको छ, र कुल प्रतिबाधा वास्तविक भाग चित्रमा देखाइए अनुसार आवृत्ति लगभग ० हुँदा बीचमा हुन्छ। १६, वास्तविक भाग र काल्पनिक भागलाई दोस्रो सूत्र १७ को रूपमा इलेक्ट्रोड सतहको रूपमा इलेक्ट्रोड सतहको सतहको दुई-विद्युतीय तहको क्यापेसिटन्स मानमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ, जुन धेरै सानो छ। सामान्यतया, 1-10uf / cm2 मा, निम्न चित्र सर्किटमा कुल प्रतिबाधाको प्रतिबाधालाई वारबर्ग प्रतिबाधाको काल्पनिक भाग, अर्थात् z = omGAZ, बराबर मान्न सकिन्छ, र प्रसार गुणांकको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्रसार लम्बाइ ID इलेक्ट्रोनिक रूपमा हुन सक्छ। प्रसार गुणांक र प्रसार समय गणना गरिन्छ (निम्न सूत्र १९ मा देखाइए अनुसार) मान्नुहोस् कि चार्जको चार्ज समान छ, ताकि इलेक्ट्रोनहरूको प्रसार गुणांकलाई आयन गतिशीलतासँग प्रतिस्थापन गर्न सकिन्छ, र प्रसार समय प्रयोग गर्न सकिन्छ। चित्रमा देखाइएको फ्रिक्वेन्सी कर्भको उच्चतम बिन्दुमा चापसँग मिल्दोजुल्दो समय स्थिरता।

त्यसकारण, माथिको सूत्रलाई सूत्रमा देखाइएको ढाँचामा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ। माथि उल्लेखित मोडेल लेखकहरूका अनुसार साहित्यबाट प्राप्त डेटालाई विघटन गर्दछ, यसले निम्न चित्रबाट चयन गरिएका पाँच नमूनाहरूमा कम आवृत्ति क्षेत्रको प्रसार वक्रमा विशिष्ट भिन्नता देख्न सक्छ, र धेरै नमूनाहरू अर्ध-वृत्ताकार क्षेत्रबाट बनेका छन्। त्यसपछि अपेक्षाकृत कम फ्रिक्वेन्सीहरूको दायरामा लगभग ४५ डिग्री बायाँ र दायाँको सीमित प्रसार प्रतिबाधा हुन्छ, र त्यसैले, माथिको मोडेल अनुसार, WSC = २, ४, ५, ६ र १५ का धेरै मोडेलहरूको प्रसार समय स्थिरांक क्रमशः ४ हुन्छ।

१६, २५, ३६, र २२५ (तलको तालिका १ मा देखाइएको छ)। माथिको मोडेलको प्रभावहरूको तुलना गर्न, लेखकले सल्फेट जिरकोनियम सल्फेटको सतहमा पानीका अणुहरूको सोखन प्रक्रिया लिन्छ, पहिले परीक्षण पत्ता लगाउने परिणामहरू फिट गर्न रान्डल्स समतुल्य सर्किट प्रयोग गर्दछ, र तलको चित्रबाट प्रतिबाधाको वास्तविक भाग देख्न सक्छ। परीक्षण मान र फिटिंग मान बीचको त्रुटि २५% पुग्यो, र उच्च प्रतिबाधा वा आवाज अपेक्षाकृत उच्च भएको अवस्थामा वारबर्ग प्रतिबाधा भएको सर्किट फिटिंग प्रभावको घोषणा आदर्श हुँदैन।

त्यसकारण, संख्यात्मक मानहरू केवल सन्दर्भ हुन सक्छन्। तलको चित्रमा, लेखकले परम्परागत समतुल्य सर्किट विधि र लेखकद्वारा प्रस्तावित मोडेल विधिको फिटिंग प्रभावको तुलना गर्छन्। तल्लो बायाँ चित्रबाट, नयाँ मोडेल विधिद्वारा प्राप्त फिटिंग प्रभाव हेर्न आवश्यक छ।

यो परम्परागत समतुल्य सर्किट भन्दा राम्रो छ। निम्न तालिका ३ बाट प्राप्त प्रसार गुणांकले शुद्ध आयन गतिशीलता र पानीको वाष्पको परिणाम र अन्य व्यक्तिहरूको पत्ता लगाउने परिणामहरू देख्न सक्छ। Tienquangnguyen द्वारा प्रस्तावित विधि AC प्रतिबाधामा सीमित प्रसार लम्बाइ भाग फिट गरेर फिट हुन्छ, कलम सीधा हुन्छ र प्रसार लम्बाइको लम्बाइ हुन्छ, जसले गर्दा AC प्रतिबाधा डेटा प्रयोग गरेर छिटो र सटीक डेटाको द्रुत र सटीक निर्धारण महसुस हुन्छ।