El rápido desarrollo de la industria del automóvil eléctrico para la capacidad de carga rápida de la batería de iones de litio requiere una corriente mayor para la carga rápida de la batería está diseñada más para una estructura de electrodo mejorada, por ejemplo, utilizando mejor capacidad de velocidad del material de ánodo, reduciendo la cantidad de recubrimiento de un electrodo, disminución de la densidad del grifo o similar, estos métodos han traído una gran mejora a la realización de carga rápida de una batería de iones de litio, pero ahora todo el coeficiente de sustentación de Li + en la migración de electrolito no es un montón de interés en el proceso de carga y descarga, el campo eléctrico entre los electrodos positivos y negativos empujará cationes y aniones para migrar entre el electrodo positivo y negativo (Li + cargado positivamente, migrará, aniones, tales como PF6 con el electrodo negativo en el campo eléctrico carga negativa, migrarán al electrodo positivo), la conductividad del electrolito se compone de aniones y cationes bajo la acción de un campo eléctrico (conductividad eléctrica es alta no significa necesariamente alta movilidad eficiente Li +), pero de hecho, sólo la migración de Li + Por lo tanto, para nuestros propósitos, tiene sentido que definamos el número de migraciones de Li + como la relación entre el número de todas las transiciones iónicas en el electrolito y el número de Li + como se muestra en la siguiente ecuación.
Podemos ver a partir de la ecuación anterior, el t + transferencia número Li + está más cerca de 1, la migración de electrolito mayor proporción de Li +, el electrolito será mayor eficiencia de transferencia de carga entre los electrodos positivos y negativos. Sin embargo, comercial actual la batería de iones de litio se emplea electrólito de sal LiPF6 electrolito, y por lo tanto la mayor parte de la conductividad eléctrica, aunque tienen una alta conductividad eléctrica (1-10mS / cm), pero todos ellos están en el número de transferencia de Li + 0,5 o menos, lo que significa que son proporcionados por un PF6 anión, lo que significa por lo tanto la conductividad de la solución electrolítica también reducido en gran medida. la razón principal de esto es porque Li + solvato se produce cuando se disuelve en el electrólito, produciendo así una superficie de la misma La capa solvata el caparazón, lo que limita la velocidad de migración de Li +, mientras que es menos probable que el anión sufra una solvatación.
Esto crea un problema - recoger el exceso de aniones en la superficie del electrodo positivo, lo que resulta en un gradiente de concentración entre los electrodos positivo y negativo, una batería de iones de litio que puede producir una polarización tal concentración, los resultados en un gran sobrepotencial, límites La densidad de energía y la densidad de potencia de las baterías Li-ion se han mejorado. Las investigaciones muestran que cuando el número de migración de Li + aumenta a aproximadamente 0,7, la capacidad de carga rápida de la batería Li-ion puede mejorarse significativamente, así que cómo mantener la alta conductividad σ tiene un factor de alta movilidad es importante para la densidad de la batería de iones de litio para mejorar la densidad de potencia y energía.
Para probar el número influencia transferencia de rendimiento de la batería Li + de un ion de litio, Universidad de California, Berkeley, Kyle M. Diederichsen usando un modelo de elementos finitos de un electrodo negativo de grafito poroso, un LiCoO porosa 2Un electrodo positivo hecho del modelo de batería (como se muestra arriba a) se analizó (el grupo de control en el electrolito líquido experimento, que número de transporte t + Li + de alrededor de 0,4, una conductividad de aproximadamente 10 ms / cm).
Como se puede ver en la Figura b anterior, con el aumento del número de migración Li +, el sobrepotencial (polarización) de la batería durante la carga se reduce significativamente, mientras que en los gráficos c y d se puede ver que a tasas de carga más altas (2- bajo 6C), que tiene un alto Li + del número de células migradas, finalmente, la cantidad cargada es significativamente mayor que la batería bajo número de migración, lo que indica un alto número de migración Li + puede mejorar efectivamente la batería rápida de iones de litio capacidad de carga. siguiente nos ver datos de la figura e, es decir, a una tasa de carga 2C, para obtener 75% y 85% de la SoC, en diferentes conductividades, se requiere mucho número de transporte Li +, mayor es el número de la curva puede ser visto a migrar Li +, a continuación, también se requiere que el correspondiente conductividad del electrolito para reducir, si el número de transferencia de Li + es de 0,8, a continuación, en comparación con la conductividad de los requisitos de electrolito líquido puede ser disminuido en un 50%.
Dado que el Li electrolito + número de transporte es tan importante, por qué la mayoría de los fabricantes están todavía caracterizan por conductividad del electrolito del electrolito usando? Esto es porque en comparación con el método de ensayo de conductividad madura, midiendo el número de la migración de electrolito Li + a ser difícil más en particular, ambos iones en el electrolito se yin y difusión yang, que hace que la medición del número de la migración Li + se hace difícil, y la precisión es baja, lo que actualmente no se utiliza la mayoría de los fabricantes número de transporte Li + del electrolito caracteriza Motivo importante
Por supuesto, difícil de medir, no significa que no hay manera de medir Li + transferencia serie de enfoques están actualmente más ampliamente método utilizado es Bruce y Vincent, el principio del método consiste en medir por primera vez la corriente I en la batería de iones de litio acaba de comenzar O (En este momento el electrolito sigue siendo muy uniforme), después de un período de estabilidad, mida la corriente constante I SS Asumimos este tiempo entre el flujo de aniones neto positivo y negativo es 0, si se ignora algunos de los efectos negativos y las reacciones de lado positivo de una solución electrolítica, entonces el tiempo de la corriente de ISS es por conducción + Li, tenemos t + = Yo SS / IOSin embargo, todavía hay algunas limitaciones en este método. Primero, el método es efectivo solo en electrolitos de baja concentración, y también es necesario eliminar las reacciones secundarias que ocurren en los electrolitos positivo y negativo.
Recientemente Balsara Newman y Newman realizaron mediante la adición de una serie de modificaciones en el método anterior, para obtener un número de transporte más exacto + Li. Por supuesto, otros métodos de ensayo electrolito Li + número de transferencia es todavía mucho, pero la mayoría de ellos son demasiado complicados, por lo que ahora la mayoría de las Los investigadores aún suponen que el electrolito es una solución diluida, lo que simplifica el proceso de medición.
En este artículo se discuten los principales electrolitos de número de transporte Li + de la relación de carga rápida de la batería de iones de litio entre el rendimiento, la investigación, Berkeley Kyle M. Diederichsen Vamos importante para mejorar el número de transferencia Li + con una profunda En el próximo artículo, seguiremos explorando cómo aumentar el número de migraciones de Li + en electrolitos.
