Як використовувати дані імпедансу змінного струму для визначення коефіцієнта дифузії літієвого електричного матеріалу?

2022/04/08

Автор: Iflowpower –Постачальник портативних електростанцій

Літій-іонна батарея - це міграція і дифузія Li + між позитивним і негативним полюсами, а різниця концентрацій Li встановлюється між позитивним і негативним електродами, таким чином зберігаючи електричну енергію. Таким чином, дифузія між Li + між позитивним і негативним полюсами впливає на продуктивність літій-іонного акумулятора. Якщо нас розсортувати за різними ланками від швидкої до повільної швидкостей Li +, то безсумнівно, що дифузія Li + в електроліті є найбільшою.

Швидкий, за яким слідує процес обміну заряду Li + на позитивній і негативній поверхні, швидкість цього процесу відносно повільна, легко обмежити пом'якшення обмеження, а Li + є найповільнішим у позитивному та негативному матеріалі, це Посилання також часто є ключем до обмеження ефективності збільшення літій-іонного акумулятора. Як ключовий параметр коефіцієнт дифузії твердої фази реакційноздатної речовини в активній речовині, коефіцієнт дифузії твердої фази є ключовим для кількості матеріалу, але параметри матеріалів не є простими. Як правило, метод розрахунку коефіцієнта дифузії твердої фази активного матеріалу має важливі дані про титрування потенціалу, титрування постійного струму та імпедансу змінного струму.

Нещодавно Tienquangnguyen (перші сервери) і Corneliabreitkopf (автор-кореспондент) з німецького Дрезденського технологічного університету запропонували новий спосіб отримання коефіцієнтів дифузії за допомогою даних імпедансу змінного струму. Коефіцієнт дифузії отримання матеріалів з використанням даних EIS не є новим поняттям. Було багато моделей, які використовували значення опору дифузії в імпедансі змінного струму для розрахунку коефіцієнта дифузії електрода або матеріалу, але ці моделі зазвичай доводиться поєднувати з дифузією.

Розрахунок таких параметрів, як довжина, і це значення зазвичай апроксимується товщиною електрода або радіусом частинки. Спосіб Tienquangnguyen запропонував лише використовувати дані імпедансу змінного струму для отримання всіх параметрів, необхідних для розрахунку коефіцієнта дифузії. Відповідно до значення коефіцієнта дифузії, ми можемо отримати коефіцієнт дифузії за співвідношенням між довжиною дифузії ID та часом дифузії taud (як показано у наступній формулі).

Це видно з наведеної вище формули. Щоб отримати коефіцієнт дифузії, ми повинні отримати зазначені вище параметри за даними експерименту або теоретичними даними моделі. В електрохімічній системі рухливість іонів може бути розрахована на основі часу релаксації tau2 в товщині двоелектричного шару lambDAD і поляризації.

Для того, щоб отримати ключові параметри коефіцієнта дифузії, необхідно спочатку отримати дані товщини дифузійного шару. Так званий дифузійний шар відноситься до діапазону концентрацій матеріалу в процесі дифузії, а Bandaraampmellanderandcoelho et al. Та ін.

Модель для розрахунку товщини дифузійного шару. На малюнку нижче показано імпеданс електрохімічної системи подвійного блокуючого електрода і нормальне значення кута втрат. Ефективну діелектричну проникність можна розрахувати за наступною формулою 3, де j – уявна одиниця, Дельта – це відношення між половиною товщини зразка та товщиною дифузійного шару, зазвичай ми вважаємо, що це значення більше 10.

Кут втрат – це відношення між діелектричними втратами та реальною діелектричною проникністю (показано у формулі 4). З наведеного вище малюнка B можна побачити, що вузол кута втрат має максимальне значення в постійну часу TAU2, а співвідношення між нормальним значенням кута втрат і дельтою показано у формулі 5, тому товщина дифузійного шару може бути розраховується за такою формулою 6. У даних EIS обмежений дифузійний опір Варбурга містить такі параметри, як довжина дифузії, коефіцієнт дифузії та швидкість дифузії, зазвичай ми можемо використовувати еквівалентну схему, щоб узгодити результати виявлення EIS за допомогою ZVIEW та інших інструментів для отримати параметри часу дифузії.

Однак у деяких випадках з деяким імпедансом результати підгонки часто менш ідеальні, і цю проблему можна підігнати для більш точних даних, підігнавши область переходу в даних імпедансу змінного струму. Обмежену довжину дифузійного опору Варбурга можна виразити у формулі 7, де RW – обмежений дифузійний опір, а час дифузії можна розрахувати за наведеною вище формулою 1. Взаємозв’язок параметрів у наведеній вище формулі показано у формулах 9, 10. , а тверду та уявну частину імпедансу кінцевої дифузії можна спростити до формату наступної формули 13 за наступною формулою 11 і 12.

13 ми бачимо, що RW може означати нахил реляційної кривої між Z та Omega1 / 2. На малюнку вище показано типову карту імпедансу змінного струму, на якій можна побачити нахил кривої імпедансу в перехідній зоні 45 градусів з малюнка , що означає, що значення дійсної та уявної частини імпедансу в цій області рівні. Що стосується процесу дифузії інтерфейсу, ми можемо підігнати еквівалентну схему Рендлса, показану нижче.

Оскільки елемент WARBURG, квадратний корінь частоти та фазовий кут негативно корелюють, пряме розкладання пера містить еквівалентну схему елемента Варбурга, що все ще є дуже складною роботою, тому ми можемо замінити його як паралельний RW та CW, тому загальна імпеданс еквівалентної схеми, показаної нижче, показано у формулі 15, а дійсна частина повного імпедансу знаходиться між Коли частота дорівнює приблизно 0, як показано на рис. 16, реальна частина та уявна частина можуть бути перетворені у значення ємності двоелектричний шар поверхні поверхні електрода у вигляді поверхні електрода у вигляді другої формули 17, який дуже малий. Як правило, в 1-10 мкф / см2, опір повного опору в наступній схемі зображення можна вважати рівним уявній частині імпедансу Варбурга, тобто z = omGAZ, і найважливіша довжина дифузії ID коефіцієнта дифузії може бути електронним. Коефіцієнт дифузії та час дифузії обчислюються (як показано у наступній формулі 19) припускають, що заряд заряду однаковий, так що коефіцієнт дифузії електронів можна замінити рухливістю іонів, а час дифузії може використовувати Постійна часу, що відповідає дузі в найвищій точці частотної кривої, показаної на фіг.

Тому наведену вище формулу можна перетворити у формат, показаний у формулі. Згідно з вищезгаданою моделлю, автори розкладають дані з літератури, можна побачити, що п'ять зразків, вибраних з наступного малюнка, мають характерну різницю на кривій дифузії низькочастотної області, а кілька зразків складаються з напівкруглої області. . Тоді існує обмежений дифузійний опір близько 45 градусів вліво і вправо в діапазоні відносно низьких частот, а отже, згідно з наведеною вище моделлю, постійна часу дифузії кількох моделей WSC = 2, 4, 5, 6 і 15 дорівнює 4 відповідно.

16, 25, 36 і 225 (показано в таблиці 1 нижче). Щоб порівняти ефекти вищевказаної моделі, автор використовує процес адсорбції молекул води на поверхні сульфату сульфату цирконію, спочатку використовуючи еквівалентну схему Рендлса, щоб відповідати результатам виявлення тесту, і може побачити реальну частину імпеданс на малюнку нижче. Похибка між тестовим значенням і значенням підгонки досягла 25%, а оголошення ефекту підгонки схеми, що містить імпеданс Варбурга, не є ідеальним у випадку, коли високий опір або шум є відносно високими.

Тому числові значення можуть бути тільки довідковими. На малюнку нижче автор порівнює ефект підгонки методу моделі, запропонованого традиційним методом еквівалентної схеми, та автором. З нижнього лівого зображення необхідно побачити ефект підгонки, отриманий методом нової моделі.

Це краще, ніж традиційна еквівалентна схема. Коефіцієнт дифузії, отриманий з наступної таблиці 3, дозволяє побачити результат чистої рухливості іонів і водяної пари, а також результати виявлення іншими людьми. Метод, запропонований Tienquangnguyen, підходить шляхом підгонки частини кінцевої довжини дифузії в імпеданс змінного струму, пряме перо та довжину дифузійної довжини, таким чином реалізуючи швидке та точне визначення швидких і точних даних за допомогою даних імпедансу змінного струму.

ЗВ'ЯЖІТЬСЯ З НАМИ
Просто повідомте нам свої вимоги, ми можемо зробити більше, ніж ви можете собі уявити.
Надішліть запит
Chat with Us

Надішліть запит

Виберіть іншу мову
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
Поточна мова:Українська