Ngabongkar Misteri: Kapasitas Téoritis Super dina Batré Litium-Ion

Naha batré litium aya fenomena kapasitas super teoritis

Dina accu litium-ion (LIBs), loba éléktroda basis oksida logam transisi némbongkeun kapasitas gudang unusually tinggi saluareun nilai teoritis maranéhanana. Sanajan fenomena ieu geus loba dilaporkeun, mékanisme physicochemical dasar dina bahan ieu tetep hese dihartikeun sarta tetep jadi bahan perdebatan.

Propil hasil

Anyar-anyar ieu, Profesor Miao Guoxing ti Universitas Waterloo, Kanada, Profesor Yu Guihua ti Universitas Texas di Austin, sareng Li Hongsen sareng Li Qiang ti Universitas Qingdao babarengan nyebarkeun makalah panalungtikan ngeunaan Bahan Alam kalayan judul "Kapasitas panyimpenan tambahan dina batré litium-ion oksida logam transisi diungkabkeun ku magnetométri in situ". Dina karya ieu, pangarang dipaké in situ ngawaskeun magnét pikeun demonstrate ayana kapasitansi permukaan kuat dina nanopartikel logam sarta yén sajumlah badag éléktron spin-polarized bisa disimpen dina nanopartikel logam geus ngurangan, nu konsisten jeung mékanisme muatan spasial. Salaku tambahan, mékanisme muatan spasial anu diungkabkeun tiasa diperpanjang ka sanyawa logam transisi anu sanés, nyayogikeun pituduh konci pikeun ngadegkeun sistem panyimpen énergi canggih.

Panalungtikan highlights

(1) A Fe has ieu diulik ku ngagunakeun téhnik ngawaskeun magnét in-situ3O4 / Évolusi tina struktur éléktronik di jero batré Li;

(2) ngungkabkeun yén Fe3O4In sistem / Li, kapasitas muatan permukaan nyaéta sumber utama kapasitas tambahan;

(3) Mékanisme kapasitansi permukaan nanopartikel logam tiasa diperpanjang ka sajumlah sanyawa logam transisi.

Téks jeung pituduh téks

1. Karakterisasi struktur sareng sipat éléktrokimia

Monodisperse hollow Fe disintésis ku métode hidrotermal konvensional3O4Nanospheres, lajeng dipigawé dina 100 mAg−1Charge jeung ngurangan dina dénsitas ayeuna (Gambar 1a), kapasitas ngurangan kahiji nyaéta 1718 mAh g−1, 1370 mAhg dina kadua jeung katilu kalina, masing-masing. 1Jeung 1,364 mAhg−1, Jauh leuwih ti 926 mAhg−1Teori ekspektasi. Gambar BF-STEM tina produk pinuh discharged (Gambar 1b-c) nunjukkeun yén sanggeus réduksi litium, Fe3O4The nanospheres dirobah jadi nanopartikel Fe leutik ukuranana ngeunaan 1 - 3 nm, dispersed di puseur Li2O.

Pikeun nunjukkeun parobahan magnetisme salami siklus éléktrokimia, kurva magnetisasi saatos discharge pinuh ka 0.01 V dicandak (Gambar 1d), nunjukkeun paripolah superparamagnetik kusabab formasi nanopartikel.

Gambar 1 (a) dina 100 mAg−1Fe tina Ngabuburit dina dénsitas ayeuna3O4 / muatan arus konstan jeung kurva ngurangan batré Li; (b) litium pinuh Fe3O4Gambar BF-STEM éléktroda; (c) ayana Li dina aggregate2High-resolusi BF-STEM gambar duanana O jeung Fe; (d) Fe3O4The kurva histerisis éléktroda saméméh (hideung) jeung sanggeus (biru), sarta Langevin dipasang kurva kiwari dimungkinkeun (ungu).

2. Deteksi real-time évolusi struktural sareng magnét

Dina raraga ngagabungkeun éléktrokimia jeung Fe3O4Of parobahan struktural jeung magnét numbu ka Fe3O4The éléktroda subjected kana in situ X-ray difraksi (XRD) jeung in situ monitoring magnét. Fe dina runtuyan pola difraksi XRD salila ngurangan awal tina tegangan buka-circuit (OCV) ka 1.2V3O4Puncak difraksi teu robah sacara signifikan boh inténsitas boh posisi (Gambar 2a), nunjukkeun yén Fe3O4Only ngalaman prosés interkalasi Li. Nalika dieusi ka 3V, struktur anti spinel Fe3O4The tetep gembleng, nunjukkeun yén prosés dina jandela tegangan ieu tiasa dibalikkeun pisan. Salajengna ngawaskeun magnét in-situ digabungkeun jeung tés muatan-ngaleupaskeun arus konstan dipigawé pikeun nalungtik kumaha magnetization evolves sacara real waktu (Gambar 2b).

Gambar 2 Karakterisasi XRD in-situ jeung monitoring magnét.(A) in situ XRD; (B) Fe3O4Electrochemical muatan-ngaleupaskeun kurva handapeun 3 T dilarapkeun médan magnét sarta pakait malik di situ respon magnét.

Pikeun meunangkeun pamahaman leuwih dasar tina prosés konvérsi ieu dina watesan parobahan magnetization, respon magnét dikumpulkeun sacara real waktu jeung transisi fase pakait marengan réaksi electrochemically disetir (Gambar 3). Ieu rada jelas yén salila ngurangan munggaran, Fe3O4The réspon magnetization éléktroda béda ti siklus séjén alatan Fe salila lithization3O4 munggaran alatan transisi fase teu bisa balik lumangsung. Nalika poténsi turun ka 0.78V, fase antispinel Fe3O4The dirobah jadi ngandung Li2The kelas FeO struktur halit O, Fe3O4Fase teu bisa dibalikeun sanggeus ngecas. Sasuai, magnetisasi turun gancang ka 0.482 μ b Fe−1. Salaku proceeds lithialization, euweuh fase anyar kabentuk, sarta inténsitas (200) jeung (220) kelas puncak difraksi FeO mimiti ngaleuleuskeun. sarua Fe3O4Teu aya puncak XRD signifikan dipikagaduh nalika éléktroda sagemblengna liialized (Gambar 3a). Catet yén nalika éléktroda Fe3O4 discharges tina 0.78V ka 0.45V, magnetization (tina 0.482 μ b Fe−1Dironjatkeun jadi 1.266 μ bFe−1), Ieu attributed ka réaksi konversi ti FeO ka Fe. Saterusna, dina ahir ngurangan, magnetization ieu lalaunan turun ka 1.132 μ B Fe−1. Pananjung ieu nunjukkeun yén logam Fe0Nanopartikel anu diréduksi sapinuhna masih tiasa ilubiung dina réaksi neundeun litium, sahingga ngirangan magnetisasi éléktroda.

Gambar 3 In situ observasi transisi fase jeung respon magnét. (a) Fe3O4In situ XRD peta dikumpulkeun salila ngurangan munggaran éléktroda; (b) Fe3O4In situ pangukuran gaya magnét tina siklus éléktrokimia sél / Li dina médan magnét dilarapkeun 3 T.

3. Fe0 / Li2Surface capacitance sahiji sistem O

Fe3O4Parobihan magnét tina éléktroda lumangsung dina voltase low, di mana kapasitas éléktrokimia tambahan paling dipikaresep dihasilkeun, nunjukkeun ayana pamawa muatan can kapanggih dina sél. Pikeun ngajalajah mékanisme panyimpen litium poténsial, Fe diulik ku XPS, STEM sareng spéktrum kinerja magnét 3O4Electrodes puncak magnetisasi dina 0.01V, 0.45V sareng 1.4V pikeun nangtukeun sumber parobahan magnét. Hasilna nunjukkeun yén momen magnét mangrupikeun faktor konci anu mangaruhan parobahan magnét, sabab ukuran Fe0 / Li2The Ms tina sistem O henteu kapangaruhan ku anisotropi magnét sareng gandeng antarpartikel.

Pikeun leuwih paham Fe3O4Sipat kinétik éléktroda dina tegangan low, voltammetry siklik dina laju scan béda. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 4a, kurva voltammogram siklik rectangular muncul dina rentang tegangan antara 0.01V jeung 1V (Gambar 4a). Gambar 4b nunjukkeun yén réspon kapasitif Fe3O4A lumangsung dina éléktroda. Kalayan réspon magnét anu tiasa dibalikkeun pisan tina prosés muatan sareng ngaleupaskeun arus konstan (Gambar 4c), magnétisasi éléktroda turun tina 1V ka 0.01V nalika prosés discharge, sareng ningkat deui nalika prosés ngecas, nunjukkeun yén Fe0Of kapasitor-kawas. réaksi permukaan pisan malik.

Gambar 4 sipat éléktrokimia jeung in situ characterization magnét dina 0.011 V. (A) Kurva voltammetric siklik. (B) nilai b ditangtukeun ngagunakeun korelasi antara arus puncak jeung laju scan; (c) parobahan malik tina magnetization relatif ka kurva muatan-ngaleupaskeun dina 5 T dilarapkeun médan magnét.

Fe3O4 anu disebut di luhur Fitur éléktrokimia, struktural sareng magnét tina éléktroda nunjukkeun yén kapasitas batré tambahan ditangtukeun ku Fe0Kapasitansi permukaan spin-polarized nanopartikel disababkeun ku parobahan magnét anu dibarengan. The spin-polarized capacitance mangrupa hasil akumulasi muatan spin-polarized dina panganteur jeung bisa nembongkeun respon magnét salila muatan na discharge.to Fe3O4The éléktroda basa, salila prosés ngurangan munggaran, ieu dispersed dina nanopartikel Li2Fine Fe dina substrat O boga. rasio permukaan-to-volume badag sarta sadar dénsitas luhur kaayaan di tingkat Fermi alatan orbital d kacida localized. Numutkeun model téoritis Maier ngeunaan neundeun muatan spasial, pangarang ngajukeun yén jumlah badag éléktron bisa disimpen dina spin-beulah pita nanopartikel Fe logam, nu bisa kapanggih dina Fe / Li2Creating spin-polarized kapasitor permukaan dina O nanocomposites ( Gambar 5).

grafik 5Fe / Li2A Répréséntasi Schematic tina kapasitansi permukaan éléktron spin-polarized dina O-interface. (A) diagram schematic dénsitas kaayaan polarisasi spin beungeut partikel logam ferromagnetic (sateuacan jeung sanggeus ngurangan), sabalikna mun polarisasi spin bulk beusi; (b) formasi wewengkon muatan spasi dina modél kapasitor permukaan litium overstored.

Ringkesan sareng Outlook

TM / Li ditalungtik ku ngawas magnét in-situ canggih 2 Évolusi struktur éléktronik internal tina nanocomposite O pikeun nembongkeun sumber kapasitas neundeun tambahan pikeun batré litium-ion ieu. Hasilna nunjukkeun yén, boh dina sistem sél modél Fe3O4/Li, nanopartikel Fe anu diréduksi sacara éléktrokimia tiasa nyimpen jumlah ageung éléktron-polarisasi spin, balukarna kusabab kapasitas sél anu kaleuleuwihan sareng ngarobih magnetisme interfacial sacara signifikan. Percobaan salajengna disahkeun CoO, NiO, sarta FeF2Sareng Fe2 Ayana kapasitansi sapertos dina bahan éléktroda N nunjukkeun ayana kapasitansi permukaan spin-polarized nanopartikel logam dina batré ion litium sarta nempatkeun pondasi pikeun aplikasi mékanisme gudang muatan spasial ieu dina transisi séjén. bahan éléktroda dumasar sanyawa logam.

Patalina sastra

Kapasitas panyimpen tambahan dina batré litium-ion oksida logam transisi anu diungkabkeun ku magnetométri in situ (Bahan Alam, 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)

Pangaruh rumus desain wafer éléktroda litium sareng cacad wafer éléktroda dina kinerja

1. Artikel yayasan desain pilem kutub

Éléktroda batré litium nyaéta palapis anu diwangun ku partikel-partikel, sacara merata dilarapkeun kana cairan logam. Lapisan éléktroda batré ion litium bisa dianggap salaku bahan komposit, utamana diwangun ku tilu bagian:

(1) Partikel zat aktif;

(2) fase konstituén agén konduktif sareng agén (fase napel karbon);

(3) Pori, eusian ku éléktrolit.

Hubungan volume unggal fase dinyatakeun salaku:

Porositas + fraksi volume zat hirup + fraksi volume fase napel karbon =1

Rarancang desain éléktroda batré litium penting pisan, sareng ayeuna pangaweruh dasar desain éléktroda batré litium diwanohkeun sakedap.

(1) Kapasitas téoritis tina bahan éléktroda Kapasitas téoritis tina bahan éléktroda, nyaéta, kapasitas anu disayogikeun ku sadaya ion litium dina bahan anu aub dina réaksi éléktrokimia, nilaina diitung ku persamaan ieu:

Contona, LiFePO4The massa molar nyaéta 157.756 g / mol, sarta kapasitas teoritis nyaeta:

Nilai diitung ieu ukur kapasitas gram teoritis. Dina raraga mastikeun struktur malik tina bahan, koefisien panyabutan ion litium sabenerna kirang ti 1, sarta kapasitas gram sabenerna bahan nyaéta:

Kapasitas gram sabenerna bahan = kapasitas teoritis koefisien unplugging ion litium

(2) Kapasitas desain batré sareng kapadetan pisan sapihak Kapasitas desain batré tiasa diitung ku rumus ieu: Kapasitas desain batré = palapis permukaan dénsitas bahan aktif rasio bahan aktif kapasitas gram kutub aréa palapis

Diantarana, dénsitas permukaan palapis mangrupikeun parameter desain konci. Nalika dénsitas compaction henteu robih, paningkatan dénsitas permukaan palapis hartosna ketebalan lambar kutub ningkat, jarak transmisi éléktron ningkat, sareng résistansi éléktron naék, tapi tingkat kanaékan dugi. Dina lambaran éléktroda kandel, paningkatan impedansi migrasi ion litium dina éléktrolit mangrupikeun alesan utama anu mangaruhan karakteristik rasio. Mertimbangkeun porosity sarta twists pori, jarak migrasi ion dina pori téh sababaraha kali leuwih ti ketebalan tina lambaran kutub.

(3) Babandingan rasio kapasitas négatip-positip N / P kapasitas négatip pikeun kapasitas positif dihartikeun salaku:

N / P kudu leuwih gede ti 1.0, umumna 1.04 ~ 1.20, nu utamana dina rarancang kaamanan, pikeun nyegah sisi négatip ion litium tina présipitasi tanpa sumber ditampa, desain mertimbangkeun kapasitas prosés, kayaning panyimpangan palapis. Nanging, nalika N/P ageung teuing, batréna bakal kaleungitan kapasitas anu teu tiasa dibalikkeun deui, nyababkeun kapasitas batré rendah sareng kapadetan énergi batré handap.

Pikeun anoda litium titanate, desain kaleuwihan éléktroda positip diadopsi, sareng kapasitas batré ditangtukeun ku kapasitas anoda titanate litium. Desain kaleuwihan positif nyaéta kondusif pikeun ngaronjatkeun kinerja suhu luhur batré: gas suhu luhur utamana asalna tina éléktroda négatip. Dina desain kaleuwihan positif, poténsi négatip low, sarta leuwih gampang pikeun ngabentuk pilem SEI dina beungeut litium titanate.

(4) Kapadetan compaction sareng porosity palapis Dina prosés produksi, kapadetan palapis palapis éléktroda batré diitung ku rumus ieu. Nganggap yén nalika lambaran kutub digulung, foil logam diperpanjang, dénsitas permukaan palapis saatos gilinding diitung ku rumus di handap ieu.

Salaku disebutkeun tadi, palapis nu diwangun ku fase bahan hirup, fase napel karbon jeung pori, sarta porosity nu bisa diitung ku persamaan handap.

Diantarana, dénsitas rata-rata palapis nyaéta: éléktroda batré litium mangrupikeun partikel bubuk palapis, sabab partikel bubuk permukaan kasar, bentukna henteu teratur, nalika akumulasi, partikel antara partikel sareng partikel, sareng sababaraha partikel sorangan gaduh retakan sareng pori, jadi volume bubuk kaasup volume bubuk, pori-pori antara partikel bubuk jeung partikel, kituna, rupa-rupa pakait dénsitas palapis éléktroda jeung ngagambarkeun porosity. Kapadetan partikel bubuk nujul kana massa bubuk per unit volume. Numutkeun volume bubuk, éta dibagi kana tilu rupa: dénsitas leres, dénsitas partikel sareng dénsitas akumulasi. Rupa-rupa kapadetan ditetepkeun kieu:

1. Dénsitas leres nujul kana dénsitas anu dicandak ku ngabagi massa bubuk ku volume (volume nyata) henteu kalebet sela internal sareng luar partikel. Nyaéta, dénsitas zat sorangan dicandak saatos ngaluarkeun volume sadaya rongga.
2. Dénsitas partikel nujul kana dénsitas partikel diala ku ngabagi massa bubuk dibagi volume partikel kaasup liang kabuka jeung liang katutup. Nyaéta, celah antara partikel, tapi henteu pori-pori halus di jero partikel, dénsitas partikel sorangan.
3. Dénsitas akumulasi, nyaéta, dénsitas palapis, nujul kana dénsitas anu diala ku massa bubuk dibagi ku volume palapis anu dibentuk ku bubuk. Volume anu digunakeun ngawengku pori-pori partikel sorangan jeung rongga antara partikel.

Pikeun bubuk sarua, dénsitas leres> dénsitas partikel> dénsitas packing. Porositas bubuk nyaéta babandingan pori-pori dina palapis partikel bubuk, nyaéta rasio volume kekosongan antara partikel bubuk sareng pori-pori partikel kana volume total palapis, anu umumna dinyatakeun. salaku perséntase. Porositas bubuk mangrupikeun sipat komprehensif anu aya hubunganana sareng morfologi partikel, kaayaan permukaan, ukuran partikel sareng distribusi ukuran partikel. Porosity na langsung mangaruhan infiltrasi éléktrolit sarta pangiriman ion litium. Sacara umum, langkung ageung porosity, langkung gampang infiltrasi éléktrolit, sareng langkung gancang pangiriman ion litium. Ku alatan éta, dina rarancang batré litium, sakapeung pikeun nangtukeun porosity nu, ilahar dipake metoda tekanan raksa, metoda adsorption gas, jsb ogé bisa diala ku ngagunakeun itungan dénsitas. Porositas ogé tiasa gaduh implikasi anu béda nalika ngagunakeun dénsitas anu béda pikeun itungan. Nalika dénsitas porosity zat hirup, agén conductive jeung binder diitung ku dénsitas sabenerna, porosity diitung ngawengku celah antara partikel jeung celah di jero partikel. Nalika porosity zat hirup, agén conductive jeung binder diitung ku dénsitas partikel, porosity diitung ngawengku celah antara partikel, tapi teu celah di jero partikel. Ku alatan éta, ukuran pori lambar éléktroda batré litium ogé multi-skala, umumna gap antara partikel aya dina ukuran skala micron, sedengkeun celah di jero partikel aya dina nanométer ka skala sub-submicron. Dina éléktroda porous, hubungan sipat transpor saperti diffusivity éféktif jeung konduktivitas bisa ditembongkeun ku persamaan handap:

Dimana D0 ngagambarkeun laju difusi (konduksi) intrinsik tina bahan sorangan, ε mangrupa fraksi volume fase pakait, sarta τ nyaeta curvature circuitous fase pakait. Dina modél homogén makroskopis, hubungan Bruggeman umumna dipaké, nyandak koefisien ɑ =1.5 keur estimasi positip éféktif éléktroda porous.

Éléktrolit dieusian dina pori-pori éléktroda porous, dimana ion litium dilaksanakeun ngaliwatan éléktrolit, sareng karakteristik konduksi ion litium raket patalina sareng porositas. Nu leuwih gede porosity, nu leuwih luhur fraksi volume fase éléktrolit, jeung gede konduktivitas éféktif ion litium. Dina lambaran éléktroda positif, éléktron dikirimkeun ngaliwatan fase napel karbon, fraksi volume fase napel karbon jeung nyimpang tina fase napel karbon langsung nangtukeun konduktivitas éféktif éléktron.

The porosity jeung fraksi volume fase napel karbon anu kontradiktif, sarta porosity badag inevitably ngabalukarkeun fraksi volume fase napel karbon, kituna, sipat konduksi éféktif ion litium jeung éléktron ogé kontradiktif, ditémbongkeun saperti dina Gambar 2. Salaku porosity nurun, ion litium konduktivitas éféktif ngurangan bari konduktivitas éféktif éléktron naek. Kumaha nyaimbangkeun dua ogé kritis dina desain éléktroda.

Gambar 2 diagram skéma tina porosity jeung ion litium jeung konduktivitas éléktron

2. Jenis sarta deteksi defects kutub

 

Ayeuna, dina prosés persiapan kutub batré, beuki loba téknologi deteksi online anu diadopsi, ku kituna pikeun éféktif ngaidentipikasi defects manufaktur produk, ngaleungitkeun produk cacad, sarta eupan balik timely ka garis produksi, otomatis atawa manual pangaluyuan kana produksi. prosés, pikeun ngurangan laju cacad.

Téknologi deteksi on-line anu biasa dianggo dina manufaktur lambar kutub kalebet deteksi karakteristik slurry, deteksi kualitas kutub, deteksi dimensi sareng saterasna, Contona: (1) méter viskositas online langsung dipasang dina tanki palapis pikeun ngadeteksi rheologis. ciri slurry sacara real waktos, Nguji stabilitas slurry nu; (2) Ngagunakeun X-ray atanapi β -ray dina prosés palapis, akurasi pangukuran tinggi na, Tapi radiasi badag, harga tinggi pakakas sarta gangguan pangropéa; (3) Téknologi pangukuran ketebalan laser online diterapkeun pikeun ngukur ketebalan lambaran kutub, akurasi pangukuran tiasa ngahontal ± 1. 0 μm, Éta ogé tiasa nunjukkeun tren parobahan ketebalan diukur sareng ketebalan sacara real waktos, Ngagampangkeun traceability data. jeung analisis; (4) Téknologi visi CCD, Nyaéta, garis Asép Sunandar Sunarya CCD dipaké pikeun nyeken objék diukur, Real-time ngolah gambar jeung analisis kategori cacad, Ngawujudkeun deteksi online non-destructive tina defects permukaan kutub lambar.

Salaku alat pikeun kadali kualitas, téknologi tés online ogé penting pikeun ngartos korélasi antara cacad sareng kinerja batré, ku kituna pikeun nangtukeun kriteria mumpuni / henteu cocog pikeun produk semi-réngsé.

Dina bagian dimungkinkeun, metoda anyar téhnologi deteksi cacad permukaan batré litium-ion, téhnologi Imaging termal infra red jeung hubungan antara ieu defects béda jeung kinerja éléktrokimia anu sakeudeung introduced.consult D. Mohanty Hiji studi teleb ku Mohanty et al.

(1) cacad umum dina permukaan lambar kutub

angka 3 nembongkeun defects umum dina beungeut éléktroda batré ion litium, jeung gambar optik di kénca jeung gambar direbut ku imager termal on katuhu.

Gambar 3 Cacat umum dina beungeut lambar tihang: (a, b) amplop tonjolan/agregat; (c, d) bahan serelek/pinhole; (e, f) logam awak asing; (g, h) palapis henteu rata

 

(A, b) diangkat tonjolan / agrégat, defects misalna bisa lumangsung lamun slurry merata diaduk atawa speed palapis teu stabil. The gregation of napel na agén conductive hideung karbon ngabalukarkeun eusi low bahan aktif sarta beurat hampang tina tablet polar.

 

(c, d) serelek / pinhole, wewengkon cacad ieu teu coated tur biasana dihasilkeun ku gelembung dina slurry nu. Aranjeunna ngirangan jumlah bahan aktip sareng ngalaan kolektor ka éléktrolit, sahingga ngirangan kapasitas éléktrokimia.

 

(E, f) awak asing logam, slurry atawa logam awak asing diwanohkeun dina alat jeung lingkungan, jeung logam awak asing bisa ngabalukarkeun ngarugikeun gede pikeun accu litium. Partikel logam badag langsung ngaruksak diafragma, hasilna sirkuit pondok antara éléktroda positif jeung négatif, nu mangrupakeun sirkuit pondok fisik. Salaku tambahan, nalika awak asing logam dicampurkeun kana éléktroda positip, poténsi positip naék saatos ngecas, logam ngabéréskeun, nyebarkeun ngaliwatan éléktrolit, teras endapanana dina permukaan négatip, sareng tungtungna tusukan diafragma, ngabentuk sirkuit pondok. nu mangrupakeun sirkuit pondok disolusi kimiawi. Benda asing logam anu paling umum dina situs pabrik batré nyaéta Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, jsb.

 

(g, h) palapis henteu rata, kayaning slurry Pergaulan teu cukup, fineness partikel gampang muncul stripes nalika partikel badag, hasilna palapis henteu rata, nu bakal mangaruhan konsistensi kapasitas batré, komo némbongan lengkep. euweuh belang palapis, boga dampak dina kapasitas jeung kaamanan.

(2) Téknologi deteksi cacad permukaan chip kutub Infrabeureum (IR) téknologi pencitraan termal dianggo pikeun ngadeteksi cacad minor dina éléktroda garing anu tiasa ngaruksak kinerja batré litium-ion. Salila deteksi online, upami cacad éléktroda atawa polutan dideteksi, cirian eta dina lambar kutub, ngaleungitkeun eta dina prosés saterusna, sarta eupan balik ka garis produksi, tur saluyukeun prosés dina jangka waktu pikeun ngaleungitkeun defects. Sinar Infrabeureum nyaéta sajenis gelombang éléktromagnétik anu sipatna sarua jeung gelombang radio jeung cahaya katempo. Alat éléktronik husus dipaké pikeun ngarobah sebaran suhu permukaan hiji obyék kana gambar katempo tina panon manusa, sarta pikeun mintonkeun sebaran suhu beungeut hiji obyék dina kelir béda disebut téhnologi imaging termal infra red. Alat éléktronik ieu disebut imager termal infra red. Sadaya objék di luhur enol mutlak (-273 ℃) ngaluarkeun radiasi infra red.
Ditémbongkeun saperti dina Gambar 4, nu approximator termal infra red (Kaméra IR) ngagunakeun detektor infra red jeung obyektif imaging optik pikeun nampa pola distribusi énergi radiasi infra red objék target diukur jeung ngagambarkeun eta dina unsur photosensitive detektor infra red pikeun meunangkeun gambar termal infra red, nu pakait jeung médan distribusi termal dina beungeut obyék. Lamun aya cacad dina beungeut hiji obyék, suhu shifts di wewengkon. Ku alatan éta, téhnologi ieu ogé bisa dipaké pikeun ngadeteksi defects dina beungeut obyék, utamana cocog pikeun sababaraha defects nu teu bisa dibédakeun ku cara deteksi optik. Nalika éléktroda drying batré ion litium dideteksi online, éléktroda éléktroda munggaran disinar ku lampu kilat, suhu permukaan robah, lajeng suhu permukaan dideteksi ku imager termal. Gambar distribusi panas ieu visualized, sarta gambar diolah jeung dianalisis sacara real waktu pikeun ngadeteksi defects permukaan jeung cirian aranjeunna dina time.D. Mohanty Ulikan dipasang a imager termal di outlet tina oven drying coater pikeun ngadeteksi gambar distribusi suhu permukaan lambar éléktroda.

angka 5 (a) mangrupa peta distribusi suhu permukaan palapis tina lambar kutub positif NMC kauninga ku imager termal, nu ngandung hiji cacad pisan leutik nu teu bisa dibédakeun ku mata taranjang. Kurva distribusi suhu anu pakait sareng ruas rute dipidangkeun dina inset internal, kalayan spike suhu dina titik cacad. Dina Gambar 5 (b), suhu naék sacara lokal dina kotak anu cocog, saluyu sareng cacad permukaan kutub. BUAH ARA. 6 nyaéta diagram distribusi suhu permukaan tina lambaran éléktroda négatip nunjukkeun ayana cacad, dimana puncak naékna suhu pakait sareng gelembung atanapi agrégat, sareng daérah suhu turun pakait sareng pinhole atanapi serelek.

Angka 5 Distribusi suhu permukaan lambar éléktroda positif

Angka 6 Distribusi suhu permukaan éléktroda négatip

 

Ieu bisa ditempo yén deteksi Imaging termal tina sebaran suhu mangrupakeun sarana hade deteksi cacad permukaan kutub lambar, nu bisa dipaké pikeun kadali kualitas manufacturing.3 lambar kutub. Pangaruh cacad permukaan kutub dina kinerja batré

 

(1) Dampak dina kapasitas multiplier batré jeung efisiensi Coulomb

angka 7 nembongkeun kurva pangaruh tina agrégat na pinhole on kapasitas multiplier batré jeung efisiensi coulen. agrégat sabenerna bisa ningkatkeun kapasitas batré, tapi ngurangan efisiensi coulen. Pinhole ngurangan kapasitas batré jeung efisiensi Kulun, sarta efisiensi Kulun nurun greatly dina laju tinggi.

Gambar 7 katoda agrégat jeung pangaruh pinhole dina kapasitas batré jeung efisiensi inohong 8 nyaeta palapis henteu rata, jeung logam awak asing Co jeung Al dina kapasitas batré jeung pangaruh kurva efisiensi, palapis henteu rata ngurangan kapasitas massa Unit batré 10% - 20%, tapi kapasitas batré sakabeh turun ku 60%, ieu nunjukeun yen massa hirup dina sapotong polar nyata ngurangan. Metal Co awak asing ngurangan kapasitas na Coulomb efisiensi, sanajan dina 2C na 5C magnification tinggi, euweuh kapasitas pisan, nu bisa jadi alatan formasi logam Co dina réaksi éléktrokimia litium jeung litium study, atawa bisa jadi partikel logam. diblokir pori diafragma disababkeun micro circuit pondok.

Gambar 8 Balukar tina lapisan éléktroda positip henteu rata sareng benda asing logam Co sareng Al dina kapasitas multiplier batré sareng efisiensi coulen

Kasimpulan cacad lambar katoda: Ates dina palapis lambar katoda ngurangan efisiensi Coulomb batréna. Pinhole tina palapis positif ngurangan efisiensi Coulomb, hasilna kinerja multiplier goréng, utamana dina dénsitas arus tinggi. The palapis hétérogén némbongkeun kinerja magnification goréng. Polutan partikel logam tiasa nyababkeun sirkuit pondok mikro, sareng ku kituna tiasa ngirangan kapasitas batré.
angka 9 nembongkeun dampak strip foil leakage négatip on kapasitas multiplier sarta efisiensi Kulun batré. Nalika leakage lumangsung dina éléktroda négatip, kapasitas batré nyata ngurangan, tapi kapasitas gram teu atra, sarta dampak dina efisiensi Kulun teu signifikan.

 

angka 9 Pangaruh strip foil leakage éléktroda négatip on kapasitas multiplier batré jeung efisiensi Kulun (2) Pangaruh kana kinerja siklus multiplier batré Gambar 10 mangrupa hasil tina pangaruh defect permukaan éléktroda dina siklus multiplier batré. Hasil pangaruh diringkeskeun kieu:
Egregation: dina 2C, laju pangropéa kapasitas 200 siklus nyaéta 70% jeung batré cacad nyaéta 12%, sedengkeun dina siklus 5C, laju pangropéa kapasitas 200 siklus nyaéta 50% jeung batré cacad nyaéta 14%.
Needlehole: atenuasi kapasitas atra, tapi henteu atenuasi cacad agrégat gancang, sareng laju pangropéa kapasitas 200 siklus 2C sareng 5C masing-masing 47% sareng 40%.
Awak asing logam: kapasitas logam Co awak asing ampir 0 sanggeus sababaraha siklus, sarta kapasitas siklus 5C logam awak asing Al foil nurun nyata.
Leak strip: Pikeun wewengkon leakage sarua, kapasitas batré sababaraha belang leutik nurun leuwih gancang ti belang nu leuwih gede (47% pikeun 200 siklus dina 5C) (7% pikeun 200 siklus dina 5C). Ieu nunjukkeun yén leuwih badag jumlah stripes, nu gede dampak dina siklus batré.

angka 10 Pangaruh defects permukaan lambar éléktroda on siklus laju sél

 

Ref.: [1] Evaluasi non-destructive of slot-maot-coated litium batré sekundér éléktroda ku in-line laser caliper jeung métode thermography IR [J].ANALYTICALMETHODS.2014, 6 (3): 674-683. [2] Pangaruh tina defects manufaktur éléktroda dina kinerja éléktrokimia accu litium-ion: Cognizance sahiji sumber gagalna batré [J].Journal of Power Sources.2016, 312: 70-79.