By hoppt
Nas baterías de ión-litio (LIB), moitos electrodos baseados en óxidos de metais de transición presentan unha capacidade de almacenamento inusualmente alta máis aló do seu valor teórico. Aínda que este fenómeno foi amplamente informado, os mecanismos fisicoquímicos subxacentes nestes materiais seguen sendo esquivos e seguen sendo un tema de debate.
Recentemente, o profesor Miao Guoxing da Universidade de Waterloo, Canadá, o profesor Yu Guihua da Universidade de Texas en Austin, e Li Hongsen e Li Qiang da Universidade de Qingdao publicaron conxuntamente un traballo de investigación sobre materiais da natureza baixo o título de "Capacidade de almacenamento adicional en baterías de iones de litio de óxido de metal de transición reveladas por magnetometría in situ". Neste traballo, os autores utilizaron a monitorización magnética in situ para demostrar a presenza dunha forte capacitancia superficial en nanopartículas metálicas e que un gran número de electróns polarizados por espín poden almacenarse en nanopartículas metálicas xa reducidas, o que é consistente co mecanismo de carga espacial. Ademais, o mecanismo de carga espacial revelado pódese estender a outros compostos de metais de transición, proporcionando unha guía clave para o establecemento de sistemas avanzados de almacenamento de enerxía.
(1) Estudouse un Fe típico mediante a técnica de monitorización magnética in situ3O4/ Evolución da estrutura electrónica dentro da batería de Li;
(2) revela que o Fe3O4No sistema / Li, a capacidade de carga superficial é a principal fonte da capacidade extra;
(3) O mecanismo de capacitancia superficial das nanopartículas metálicas pódese estender a unha ampla gama de compostos de metais de transición.
O Fe oco monodisperso sintetizouse mediante métodos hidrotermais convencionais 3O4Nanosferas, e despois realizouse a 100 mAg−1Carga e descarga a densidade de corrente (Figura 1a), a primeira capacidade de descarga é de 1718 mAh g−1, 1370 mAhg na segunda e terceira vez, respectivamente. 1E 1,364 mAhg−1, moito máis de 926 mAhg−1A teoría das expectativas. As imaxes BF-STEM do produto totalmente descargado (figura 1b-c) indican que despois da redución de litio, as nanoesferas Fe3O4 convertéronse en nanopartículas de Fe máis pequenas que miden entre 1 e 3 nm, dispersas no centro de Li2O.
Para demostrar o cambio no magnetismo durante o ciclo electroquímico, obtívose unha curva de magnetización tras a descarga total a 0.01 V (Figura 1d), que mostra o comportamento superparamagnético debido á formación de nanopartículas.
Figura 1 (a) a 100 mAg−1Fe do ciclo na densidade de corrente 3O4/ Curva de carga e descarga de corrente constante da batería Li; (b) Fe3O4 totalmente de litio A imaxe BF-STEM do electrodo; (c) a presenza de Li no agregado 2 Imaxes BF-STEM de alta resolución de O e Fe; (d) Fe3O4As curvas de histérese do electrodo antes (negro) e despois (azul) e a curva de Langevin axustada deste último (violeta).
Co fin de combinar a electroquímica con Fe3O4Of cambios estruturais e magnéticos ligados ao Fe3O4Os electrodos foron sometidos a difracción de raios X in situ (XRD) e monitorización magnética in situ. Fe nunha serie de patróns de difracción XRD durante a descarga inicial desde a tensión de circuíto aberto (OCV) a 1.2 V3O4. Os picos de difracción non cambiaron significativamente nin en intensidade nin en posición (Figura 2a), o que indica que o Fe3O4Só experimentou o proceso de intercalación de Li. Cando se carga a 3V, a estrutura antiespinela Fe3O4The permanece intacta, o que suxire que o proceso nesta ventá de tensión é altamente reversible. Realizouse máis seguimento magnético in situ combinado con probas de carga e descarga de corrente constante para investigar como evoluciona a magnetización en tempo real (figura 2b).
Figura 2 Caracterización de XRD in situ e monitorización magnética.(A) XRD in situ; (b) Fe3O4 Curva de carga-descarga electroquímica baixo un campo magnético aplicado de 3 T e resposta magnética reversible in situ correspondente.
Para obter unha comprensión máis básica deste proceso de conversión en termos de cambios de magnetización, a resposta magnética recóllese en tempo real e a correspondente transición de fase acompaña ás reaccións impulsadas electroquímicamente (Figura 3). Está bastante claro que durante a primeira descarga, o Fe3O4A resposta de magnetización dos electrodos difire dos outros ciclos debido ao Fe durante a primeira litalización3O4Debido á transición de fase irreversible que se produce. Cando o potencial caeu a 0.78 V, a fase Fe3O4A antiespinel converteuse para conter Li2A estrutura de halita clase FeO de O, Fe3O4A fase non se pode restaurar despois da carga. En consecuencia, a magnetización cae rapidamente ata 0.482 μ b Fe−1. A medida que avanza a litialización, non se formou ningunha nova fase e a intensidade dos picos de difracción FeO das clases (200) e (220) comezou a debilitarse. igual Fe3O4Non hai un pico XRD significativo retido cando o electrodo está completamente liializado (Figura 3a). Teña en conta que cando o electrodo Fe3O4 descarga de 0.78 V a 0.45 V, a magnetización (de 0.482 μ b Fe−1 aumentou a 1.266 μ bFe−1), isto foi atribuído á reacción de conversión de FeO a Fe. Despois, ao final da descarga, a magnetización diminuíu lentamente ata 1.132 μ B Fe−1. Este achado suxire que as partículas de Fe0Nano metálicas totalmente reducidas aínda poden participar na reacción de almacenamento de litio, reducindo así a magnetización dos electrodos.
Figura 3 Observacións in situ da transición de fase e da resposta magnética.（a）Fe3O4Mapa XRD in situ recollido durante a primeira descarga do electrodo; (b) Medición da forza magnética in situ de Fe3O4 de ciclos electroquímicos de células / Li nun campo magnético aplicado de 3 T.
Fe3O4Os cambios magnéticos dos eléctrodos ocorren a baixas tensións, nas que o máis probable é que se xere unha capacidade electroquímica adicional, o que suxire a presenza de portadores de carga non descubertos dentro da célula. Para explorar o mecanismo de almacenamento de litio potencial, estudouse Fe mediante XPS, STEM e espectro de rendemento magnético3O4Electrodos de picos de magnetización a 0.01 V, 0.45 V e 1.4 V para determinar a orixe do cambio magnético. Os resultados mostran que o momento magnético é un factor clave que afecta o cambio magnético, porque os Fe0/Li2Ms medidos do sistema O non se ven afectados pola anisotropía magnética e o acoplamento entre partículas.
Para comprender mellor as propiedades cinéticas do Fe3O4 dos electrodos a baixa tensión, voltametría cíclica a diferentes velocidades de exploración. Como se mostra na Figura 4a, a curva rectangular do voltamograma cíclico aparece dentro do intervalo de tensión entre 0.01 V e 1 V (Figura 4a). A figura 4b mostra que a resposta capacitiva Fe3O4A ocorreu no electrodo. Coa resposta magnética altamente reversible do proceso de carga e descarga de corrente constante (Figura 4c), a magnetización do electrodo diminuíu de 1V a 0.01V durante o proceso de descarga e volveu aumentar durante o proceso de carga, o que indica que Fe0Of é similar ao capacitor. a reacción superficial é altamente reversible.
Figura 4 Propiedades electroquímicas e caracterización magnética in situ a 0.011 V.(A) A curva voltamétrica cíclica.(B) o valor b determínase mediante a correlación entre a corrente de pico e a taxa de exploración; (c) o cambio reversible da magnetización en relación á curva carga-descarga baixo un campo magnético aplicado de 5 T.
Fe3O4As características electroquímicas, estruturais e magnéticas dos electrodos indican que a capacidade adicional da batería está determinada por Fe0A capacidade da superficie polarizada por espín das nanopartículas é causada polos cambios magnéticos que se acompañan. A capacitancia polarizada por espín é o resultado da acumulación de carga polarizada por espín na interface e pode mostrar unha resposta magnética durante a carga e a descarga. a Fe3O4O electrodo base, durante o primeiro proceso de descarga, dispersouse en nanopartículas de Fe Li2Fine no substrato de O. grandes relacións superficie a volume e realizan unha alta densidade de estados a nivel de Fermi debido aos orbitais d altamente localizados. Segundo o modelo teórico de almacenamento de carga espacial de Maier, os autores propoñen que se poden almacenar grandes cantidades de electróns nas bandas de división de espín das nanopartículas metálicas de Fe, que se poden atopar en Fe/Li2 Creando condensadores de superficie polarizados por espín nos nanocompostos de O ( Figura 5).
gráfico 5Fe/Li2A Representación esquemática da capacitancia superficial dos electróns polarizados por espín na interface O.(A) o diagrama esquemático da densidade do estado de polarización do espín da superficie das partículas de metal ferromagnético (antes e despois da descarga), ao contrario do a polarización de spin a granel do ferro; (b) a formación da rexión de carga espacial no modelo de capacitor de superficie de litio sobrealmacenado.
TM / Li foi investigado mediante un seguimento magnético in situ avanzado2. A evolución da estrutura electrónica interna do nanocomposto de O para revelar a fonte de capacidade de almacenamento adicional para esta batería de iones de litio. Os resultados mostran que, tanto no sistema de células modelo Fe3O4/Li, as nanopartículas de Fe reducidas electroquímicamente poden almacenar grandes cantidades de electróns polarizados por espín, o que resulta debido á capacidade celular excesiva e ao magnetismo interfacial significativamente alterado. Os experimentos validaron aínda máis CoO, NiO e FeF2E Fe2A presenza de tal capacitancia no material do electrodo N indica a existencia de capacitancia superficial polarizada por espín de nanopartículas metálicas en baterías de ión de litio e senta as bases para a aplicación deste mecanismo de almacenamento de carga espacial noutras transicións. materiais de electrodos baseados en compostos metálicos.
Capacidade de almacenamento adicional en baterías de iones de litio de óxido de metal de transición revelada por magnetometría in situ (Nature Materials, 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)
A influencia da fórmula de deseño de obleas de electrodos de litio e os defectos das obleas de electrodos no rendemento
O electrodo da batería de litio é un revestimento composto por partículas, aplicadas uniformemente ao fluído metálico. O revestimento do electrodo da batería de iones de litio pódese considerar un material composto, composto principalmente por tres partes:
(1) Partículas de substancia activa;
(2) a fase constituínte do axente condutor e do axente (fase de adhesivo de carbono);
(3) Poro, enche co electrólito.
A relación volume de cada fase exprésase como:
Porosidade + fracción volumétrica da materia viva + fracción volumétrica da fase adhesiva de carbono =1
O deseño do deseño do electrodo da batería de litio é moi importante, e agora preséntanse brevemente os coñecementos básicos do deseño do electrodo da batería de litio.
(1) Capacidade teórica do material do electrodo A capacidade teórica do material do electrodo, é dicir, a capacidade proporcionada por todos os ións de litio do material implicado na reacción electroquímica, o seu valor calcúlase pola seguinte ecuación:
Por exemplo, o LiFePO4A masa molar é de 157.756 g/mol, e a súa capacidade teórica é:
Este valor calculado é só a capacidade teórica en gramos. Para garantir a estrutura reversible do material, o coeficiente real de eliminación de ións de litio é inferior a 1 e a capacidade real en gramos do material é:
Capacidade real en gramos do material = capacidade teórica do coeficiente de desconexión de ións de litio
(2) Capacidade de deseño da batería e densidade extremadamente unilateral A capacidade de deseño da batería pódese calcular coa seguinte fórmula: capacidade de deseño da batería = densidade da superficie de revestimento relación de material activo material activo capacidade de gramo área de revestimento da folla de polo
Entre eles, a densidade superficial do revestimento é un parámetro clave do deseño. Cando a densidade de compactación non cambia, o aumento da densidade da superficie do revestimento significa que o espesor da folla polar aumenta, a distancia de transmisión de electróns aumenta e a resistencia electrónica aumenta, pero o grao de aumento é limitado. Na folla de electrodo groso, o aumento da impedancia de migración dos ións de litio no electrólito é o principal motivo que afecta as características da relación. Tendo en conta a porosidade e as torsións dos poros, a distancia de migración dos ións no poro é moitas veces maior que o grosor da folla polar.
(3) A relación entre capacidade negativa e positiva N/P capacidade negativa e capacidade positiva defínese como:
N / P debe ser superior a 1.0, xeralmente 1.04 ~ 1.20, que está principalmente no deseño de seguridade, para evitar que o ión de litio lado negativo se precipite sen fonte de aceptación, o deseño debe considerar a capacidade do proceso, como a desviación do revestimento. Non obstante, cando N/P é demasiado grande, a batería perderá capacidade irreversible, o que provocará unha baixa capacidade da batería e unha menor densidade de enerxía da batería.
Para o ánodo de titanato de litio, adóptase o deseño do exceso de electrodo positivo e a capacidade da batería está determinada pola capacidade do ánodo de titanato de litio. O deseño en exceso positivo é propicio para mellorar o rendemento a alta temperatura da batería: o gas de alta temperatura provén principalmente do electrodo negativo. No deseño de exceso positivo, o potencial negativo é baixo e é máis fácil formar película SEI na superficie do titanato de litio.
(4) Densidade de compactación e porosidade do revestimento No proceso de produción, a densidade de compactación do revestimento do electrodo da batería calcúlase coa seguinte fórmula. Tendo en conta que cando se enrola a folla de poste, a folla metálica se estende, a densidade superficial do revestimento despois do rolo calcúlase coa seguinte fórmula.
Como se mencionou anteriormente, o revestimento consta de fase de material vivo, fase de adhesivo de carbono e poro, e a porosidade pódese calcular coa seguinte ecuación.
Entre eles, a densidade media do revestimento é: o electrodo da batería de litio é un tipo de partículas de revestimento en po, porque a superficie das partículas de po áspera, forma irregular, cando se acumulan, partículas entre partículas e partículas, e algunhas partículas en si teñen fendas e poros, así o volume de po, incluíndo o volume de po, os poros entre as partículas de po e as partículas, polo tanto, a variedade correspondente de densidade de revestimento de electrodos e representación da porosidade. A densidade das partículas de po refírese á masa do po por unidade de volume. Segundo o volume do po, divídese en tres tipos: densidade verdadeira, densidade de partículas e densidade de acumulación. As distintas densidades defínense do seguinte xeito:
Para o mesmo po, densidade verdadeira> densidade de partículas> densidade de empaquetamento. A porosidade do po é a relación entre os poros do revestimento de partículas en po, é dicir, a relación entre o volume do baleiro entre as partículas de po e os poros das partículas co volume total do revestimento, que se expresa habitualmente. como porcentaxe. A porosidade do po é unha propiedade ampla relacionada coa morfoloxía das partículas, o estado da superficie, o tamaño das partículas e a distribución do tamaño das partículas. A súa porosidade afecta directamente á infiltración de electrólitos e á transmisión de ións de litio. En xeral, canto maior sexa a porosidade, máis fácil será a infiltración de electrólitos e máis rápida será a transmisión de ións de litio. Polo tanto, no deseño da batería de litio, ás veces para determinar a porosidade, método de presión de mercurio de uso común, método de adsorción de gas, etc Tamén se pode obter mediante o cálculo da densidade. A porosidade tamén pode ter diferentes implicacións cando se usan diferentes densidades para os cálculos. Cando a densidade da porosidade da substancia viva, do axente condutor e do aglutinante se calcula pola densidade verdadeira, a porosidade calculada inclúe o espazo entre as partículas e o espazo no interior das partículas. Cando a porosidade da substancia viva, axente condutor e aglutinante se calcula pola densidade de partículas, a porosidade calculada inclúe a brecha entre as partículas, pero non a fenda no interior das partículas. Polo tanto, o tamaño dos poros da folla de electrodo da batería de litio tamén é multiescala, xeralmente a brecha entre as partículas está na escala de micras, mentres que a fenda no interior das partículas está na escala nanómetro a submicrónica. Nos electrodos porosos, a relación das propiedades de transporte como a difusividade efectiva e a condutividade pódese expresar coa seguinte ecuación:
Onde D0 representa a velocidade de difusión (condución) intrínseca do propio material, ε é a fracción de volume da fase correspondente e τ é a curvatura curva da fase correspondente. No modelo macroscópico homoxéneo utilízase xeralmente a relación de Bruggeman, tomando o coeficiente ɑ =1.5 para estimar a positividade efectiva dos electrodos porosos.
O electrólito énchese nos poros dos electrodos porosos, nos que os ións de litio son conducidos a través do electrólito, e as características de condución dos ións de litio están estreitamente relacionadas coa porosidade. Canto maior sexa a porosidade, maior será a fracción de volume da fase electrolítica e maior será a condutividade efectiva dos ións de litio. Na folla de electrodos positivos, os electróns transmítense a través da fase de adhesivo de carbono, a fracción de volume da fase de adhesivo de carbono e o desvío da fase de adhesivo de carbono determinan directamente a condutividade efectiva dos electróns.
A porosidade e a fracción de volume da fase de adhesivo de carbono son contraditorias, e a gran porosidade leva inevitablemente á fracción de volume da fase de adhesivo de carbono, polo tanto, as propiedades de condución efectiva dos ións de litio e dos electróns tamén son contraditorias, como se mostra na Figura 2. A medida que a porosidade diminúe, a condutividade efectiva dos ións de litio diminúe mentres que a condutividade efectiva dos electróns aumenta. Como equilibrar os dous tamén é fundamental no deseño do electrodo.
Figura 2 Diagrama esquemático da porosidade e da condutividade de ión litio e electrónica
2. Tipo e detección de defectos de poste
Na actualidade, no proceso de preparación do poste da batería, adoptanse cada vez máis tecnoloxías de detección en liña, para identificar eficazmente os defectos de fabricación dos produtos, eliminar produtos defectuosos e retroalimentación oportuna á liña de produción, axustes automáticos ou manuais na produción. proceso, para reducir a taxa de defectos.
As tecnoloxías de detección en liña que se usan habitualmente na fabricación de follas de poste inclúen a detección de características de purín, a detección de calidade da folla de poste, a detección de dimensións, etc. características do purín en tempo real, proba a estabilidade do purín; (1) Usando raios X ou β no proceso de revestimento, a súa alta precisión de medición, pero a gran radiación, o alto prezo dos equipos e problemas de mantemento; (2) A tecnoloxía de medición do espesor en liña con láser aplícase para medir o grosor da folla de poste, a precisión da medición pode alcanzar ± 3, 1 μ m, Tamén pode mostrar a tendencia do cambio do espesor e grosor medidos en tempo real, Facilitar a trazabilidade dos datos e análise; (0) Tecnoloxía de visión CCD, é dicir, o CCD de matriz de liñas utilízase para dixitalizar o obxecto medido, Procesamento de imaxes en tempo real e análise de categorías de defectos, Realizar a detección en liña non destrutiva dos defectos da superficie da folla de polo.
Como ferramenta para o control de calidade, a tecnoloxía de probas en liña tamén é esencial para comprender a correlación entre os defectos e o rendemento da batería, a fin de determinar os criterios cualificados/non cualificados dos produtos semielaborados.
Nesta última parte, preséntase brevemente o novo método de tecnoloxía de detección de defectos de superficie da batería de ión-litio, a tecnoloxía de imaxe térmica infravermella e a relación entre estes diferentes defectos e o rendemento electroquímico.consultar a D. Mohanty Un estudo exhaustivo de Mohanty et al.
(1) Defectos comúns na superficie da folla de poste
A figura 3 mostra os defectos comúns na superficie do electrodo da batería de iones de litio, coa imaxe óptica á esquerda e a imaxe captada pola termocámara á dereita.
Figura 3 Defectos comúns na superficie da folla de poste: (a, b) sobre / agregado abultado; (c, d) material de caída / burato; (e, f) corpo estraño metálico; (g, h) revestimento irregular
(A, b) bulto / agregado elevado, tales defectos poden ocorrer se a suspensión se axita uniformemente ou a velocidade de revestimento é inestable. A agregación de axentes condutores adhesivos e negros de carbón leva a un baixo contido de ingredientes activos e un peso lixeiro das tabletas polares.
(c, d) gota / pinhole, estas áreas defectuosas non están recubertas e normalmente son producidas por burbullas na suspensión. Reducen a cantidade de material activo e expoñen o colector ao electrólito, reducindo así a capacidade electroquímica.
(E, f) corpos estraños metálicos, purín ou corpos estraños metálicos introducidos no equipo e no medio ambiente e os corpos estraños metálicos poden causar grandes danos ás baterías de litio. As partículas metálicas grandes imparten directamente o diafragma, o que provoca un curtocircuíto entre os electrodos positivo e negativo, que é un curtocircuíto físico. Ademais, cando o corpo estraño metálico se mestura no electrodo positivo, o potencial positivo aumenta despois da carga, o metal disólvese, estendese polo electrólito e, a continuación, precipita na superficie negativa e, finalmente, perfora o diafragma, formando un curtocircuíto. que é un curtocircuíto de disolución química. Os corpos estraños metálicos máis comúns no lugar da fábrica de baterías son Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, etc.
(g, h) o revestimento desigual, como a mestura de lechada non é suficiente, a finura das partículas é fácil de aparecer raias cando a partícula é grande, o que resulta en un revestimento irregular, o que afectará a consistencia da capacidade da batería e incluso aparecerá completamente. sen franxa de revestimento, ten un impacto na capacidade e seguridade.
(2) Tecnoloxía de detección de defectos de superficie de chip de polo A tecnoloxía de imaxe térmica por infravermellos (IR) úsase para detectar defectos menores nos electrodos secos que poden danar o rendemento das baterías de ión-litio. Durante a detección en liña, se se detecta o defecto do electrodo ou o contaminante, márqueo na folla de poste, elimínoo no proceso posterior e remíteo á liña de produción e axuste o proceso a tempo para eliminar os defectos. O raio infravermello é un tipo de onda electromagnética que ten a mesma natureza que as ondas de radio e a luz visible. Un dispositivo electrónico especial úsase para converter a distribución de temperatura da superficie dun obxecto nunha imaxe visible do ollo humano e para mostrar a distribución de temperatura da superficie dun obxecto en diferentes cores chámase tecnoloxía de imaxe térmica infravermella. Este dispositivo electrónico chámase cámara térmica infravermella. Todos os obxectos por encima do cero absoluto (-273 ℃) emiten radiación infravermella.
Como se mostra na Figura 4, o aproximador térmico infravermello (cámara IR) usa o detector de infravermellos e o obxectivo de imaxe óptica para aceptar o patrón de distribución de enerxía da radiación infravermella do obxecto medido e reflectilo no elemento fotosensible do detector de infravermellos para obter o imaxe térmica infravermella, que corresponde ao campo de distribución térmica na superficie do obxecto. Cando hai un defecto na superficie dun obxecto, a temperatura cambia na zona. Polo tanto, esta tecnoloxía tamén se pode utilizar para detectar os defectos na superficie do obxecto, especialmente axeitado para algúns defectos que non se poden distinguir por medios ópticos de detección. Cando se detecta en liña o electrodo de secado da batería de iones de litio, o eléctrodo irradiado primeiro polo flash, a temperatura da superficie cambia e, a continuación, a temperatura da superficie é detectada cunha cámara térmica. Visualízase a imaxe de distribución de calor, e a imaxe é procesada e analizada en tempo real para detectar os defectos da superficie e marcalos a tempo.D. Mohanty O estudo instalou unha cámara de imaxe térmica na saída do forno de secado do revestidor para detectar a imaxe de distribución da temperatura da superficie da folla do electrodo.
A figura 5 (a) é un mapa de distribución de temperatura da superficie de revestimento da folla de polo positivo NMC detectada pola cámara termográfica, que contén un defecto moi pequeno que non se pode distinguir a simple vista. A curva de distribución de temperatura correspondente ao tramo de ruta móstrase no recuadro interno, cun pico de temperatura no punto de defecto. Na Figura 5 (b), a temperatura aumenta localmente no cadro correspondente, correspondente ao defecto da superficie da folla polar. FIG. A figura 6 é un diagrama de distribución da temperatura superficial da folla de electrodo negativo que mostra a existencia de defectos, onde o pico de aumento de temperatura corresponde á burbulla ou á agregado, e a área de diminución de temperatura corresponde ao burato ou gota.
Figura 5 Distribución da temperatura da superficie da folla do electrodo positivo
Figura 6 Distribución da temperatura da superficie do electrodo negativo
Pódese ver que a detección de imaxes térmicas da distribución da temperatura é un bo medio de detección de defectos de superficie da folla de poste, que se pode usar para o control de calidade da fabricación de follas de poste.3. Efecto dos defectos da superficie da placa polar sobre o rendemento da batería
(1) Impacto na capacidade do multiplicador da batería e na eficiencia de Coulomb
A figura 7 mostra a curva de influencia do agregado e o pinhole sobre a capacidade do multiplicador da batería e a eficiencia do coulen. O agregado realmente pode mellorar a capacidade da batería, pero reducir a eficiencia do coulen. O burato reduce a capacidade da batería e a eficiencia de Kulun, e a eficiencia de Kulun diminúe moito a un ritmo elevado.
O agregado do cátodo da Figura 7 e o efecto pinhole sobre a capacidade da batería e a eficiencia da figura 8 é un revestimento desigual e un corpo estraño de metal Co e Al sobre a capacidade da batería e o efecto da curva de eficiencia, o revestimento irregular reduce a capacidade de masa da unidade da batería un 10% - 20%, pero toda a capacidade da batería diminuíu nun 60%, isto mostra que a masa viva na peza polar reduciuse significativamente. O corpo estraño de Metal Co reduciu a capacidade e a eficiencia de Coulomb, mesmo en aumentos elevados de 2C e 5C, sen capacidade en absoluto, o que pode deberse á formación de Co metálico na reacción electroquímica de litio e litio incrustado, ou poden ser partículas metálicas. bloqueou o poro do diafragma provocou un microcurtocircuíto.
Figura 8 Efectos do revestimento irregular do electrodo positivo e dos corpos estraños metálicos Co e Al sobre a capacidade do multiplicador da batería e a eficiencia do coulen
Resumo dos defectos da folla do cátodo: o revestimento da folla catódica reduce a eficiencia de Coulomb da batería. O orificio estenopeico do revestimento positivo reduce a eficiencia de Coulomb, o que resulta nun rendemento multiplicador deficiente, especialmente a alta densidade de corrente. O revestimento heteroxéneo mostrou un rendemento de aumento pobre. Os contaminantes de partículas metálicas poden causar microcurtocircuítos e, polo tanto, poden reducir moito a capacidade da batería.
A figura 9 mostra o impacto da tira de folla de fuga negativa na capacidade do multiplicador e na eficiencia Kulun da batería. Cando a fuga se produce no electrodo negativo, a capacidade da batería redúcese significativamente, pero a capacidade en gramos non é obvia e o impacto na eficiencia de Kulun non é significativo.
Figura 9 Influencia da tira de folla de escape do electrodo negativo na capacidade do multiplicador da batería e na eficiencia Kulun (2) Influencia no rendemento do ciclo multiplicador da batería A Figura 10 é o resultado da influencia do defecto da superficie do electrodo no ciclo multiplicador da batería. Os resultados da influencia resúmense do seguinte xeito:
Egregación: a 2C, a taxa de mantemento da capacidade de 200 ciclos é do 70% e a batería defectuosa é do 12%, mentres que no ciclo 5C, a taxa de mantemento da capacidade de 200 ciclos é do 50% e a batería defectuosa é do 14%.
Needlehole: a atenuación da capacidade é obvia, pero ningunha atenuación de defectos agregada é rápida e a taxa de mantemento da capacidade de 200 ciclos 2C e 5C é do 47% e do 40%, respectivamente.
Corpo estraño metálico: a capacidade do corpo estraño metálico Co é case 0 despois de varios ciclos, e a capacidade de ciclo 5C da folla de Al de corpo estraño metálico diminúe significativamente.
Tira de fugas: para a mesma área de fugas, a capacidade da batería de varias franxas máis pequenas diminúe máis rápido que unha franxa máis grande (47 % para 200 ciclos en 5C) (7 % para 200 ciclos en 5C). Isto indica que canto maior sexa o número de raias, maior será o impacto no ciclo da batería.
Figura 10 Efecto dos defectos da superficie da folla de electrodos no ciclo da velocidade celular
Ref.: [1] Avaliación non destrutiva de electrodos secundarios de batería de litio revestidos de ranura mediante métodos de calibre láser en liña e termografía IR [J].ANALYTICALMETHODS.2014, 6(3): 674-683.[2]Efecto. de defectos de fabricación de electrodos no rendemento electroquímico das baterías de iones de litio: Cognizance of the battery failure sources[J].Journal of Power Sources.2016, 312: 70-79.
responder dentro de 6 horas, calquera pregunta é benvida!
