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Os materiais ativos positivos e negativos das baterias de iões de lítio são granulares, portanto, existem muitos pequenos canais curvos dentro dos eletrodos de baterias de iões de lítio. Ao carregar e descarregar, os íons de lítio são separados dos eletrodos de um lado e se espalham para os eletrodos do outro lado Diferido desses canais tortuosos para o interior do eletrodo e depois reagiu com as partículas do material ativo e incorporado nas partículas do material ativo resultou em polarização de concentração devido à limitação da taxa de difusão Li + durante o carregamento e descarga, A intercalação de lítio em todo o processo de distribuição não é uniforme, especialmente para o eletrodo positivo, devido à má condutividade do material do cátodo, mais fácil fazer parte do contato pobre com o fenômeno desigual de intercalação de lítio, o que causará partículas positivas de locais SoC é diferente, então haverá maior estresse na partícula, resultando em esmagamento de partículas, perda de parte do material ativo com a conexão de rede condutora, a dissolução do elemento de metal de transição e a oxidação de eletrólitos e outras questões, tornando a queda da bateria irreversível .
Em geral, para reduzir o desequilíbrio da intercalação de lítio no material ativo, as pessoas tentarão prolongar o tempo de permanência da bateria após o carregamento, na esperança de eliminar a irregularidade local do SoC através do equilíbrio interno dos eletrodos, No entanto, um estudo de William E. Gent descobriu que a não uniformidade de Li em uma partícula secundária de NMC com um diâmetro de 1 a 3 μm ainda é tão alta quanto 10%, mesmo depois de terem permanecido até 170 h e o valor SoC local é muito alto , Levará a sobrecarga neste local, acelerando o fracasso desta parte, de modo que a capacidade do material diminuirá. Além disso, o envelhecimento da bateria também terá uma grande influência na distribuição de Li na bateria Li-ion. A pesquisa de MJ Mühlbauer mostra que com a bateria Do envelhecimento, não só os recursos ativos internos da bateria Li continuam a diminuir, mas também faz com que a distribuição de Li na bateria de iões de lítio também tenha produzido uma grande heterogeneidade no eletrodo perto da parte da orelha Li da concentração mais alta, longe do poste A menor concentração de Li na localização da orelha pode ser devido à distribuição de corrente desigual e infiltração insuficiente de eletrólitos.
A partir do estudo acima, podemos ver facilmente que a decomposição da bateria de iões de lítio deve ser acompanhada pela distribuição desigual de Li. Para estudar a distribuição de Li na bateria de iões de lítio, muitos métodos foram desenvolvidos, o mais simples é A bateria é desmontada e observa visualmente se existe um lítio parcial na peça de pó. O EDS é usado para analisar a distribuição do elemento Li na peça polida. Um ponto pouco complicado é usar o método de difracção de neutrões para realizar testes não-destrutivos na bateria de iões de lítio e analisar o Li Na bateria de Li-ion, enquanto Shuyu Fang e outros. Da Universidade de Wisconsin projetou um método para observar o desequilíbrio da intercalação de lítio em eletrodos de bateria de iões de lítio por espectroscopia Raman.
Para atender as condições ópticas necessárias para a medição da espectroscopia Raman, Shuyu Fang et al. Utilizou uma célula de moeda 2032 SS para projetar uma célula capaz de detecção de espectroscopia Raman. A tampa da célula do botão foi aberta com um 1/8 " Foi coberto com MgO e selado com resina epoxi. Uma camada de Al Al de 300 nm de espessura foi depositada na janela MgO como coletor de corrente positiva por feixe de elétrons (Al não foi depositado no centro da janela MgO em 2 mm) Esta camada é revestida com material de camada de NMC532 Al, a quantidade de revestimento de 12-18mg / cm2, a estrutura da bateria como mostrado abaixo
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O desempenho eletroquímico do teste da bateria como mostrado abaixo, dos resultados, do desempenho eletroquímico da célula do botão modificado e do desempenho eletroquímico das células do botão geral sem diferença significativa.
Com a inserção ou esfoliação de Li, a vibração da ligação MO será alterada. Portanto, a intensidade e a freqüência da espectroscopia Raman mudarão com o grau de intercalação de lítio do material NMC. Shuyu Fang O espectro do homem foi medido, os resultados da medição como mostrado abaixo.
De acordo com os espectros de Raman, Shuyu Fang analisou o estado de intercalação (SoC) do eletrodo NMC na região 35'35um. Para analisar o estado de intercalação de partículas NMC, Shuyu Fang concentrou-se principalmente no pico A1g perto de 595 / cm, À medida que a tensão do material NMC aumenta de 2,3 V para 4,2 V, a intensidade do pico A1g diminui gradualmente. Quando o potencial do material NMC retorna novamente para 3,16 V, a intensidade do pico A1g aumenta novamente. Portanto, Análise de estado de lítio embutida em partículas de NMC. A seguinte figura é baseada no mapa de distribuição de intensidade de pico de A1g da figura, podemos ver isso com as mudanças de potencial de NMC no campo de visão das três partículas 1 #, 2 # e 3 # embutidas O estado do lítio também mudou com a célula do material NMC mais uma vez caiu para 3.16V, 1 # e 2 # partículas de estado de lítio embutido foram restauradas, mas 3 partículas de estado de lítio embutido não retornou ao estado original, indicando que Partículas de Li A Parte 3 não retornou ao interior das partículas, o que também é sinal de degradação de material.
Uma vez que a intensidade do pico de Raman é afetada por fatores como a morfologia e a posição das partículas, os dados de intensidade de pico A1g simples acima não podem refletir com precisão o estado de intercalação de lítio das partículas, para o qual Shuyu Fang ajustou os dados acima , Combinado e calculado para obter uma análise SoC local mais precisa do material NMC, conforme mostrado na figura abaixo. Os resultados mostram que há uma grande falta de homogeneidade na re-intercalação de lítio, por exemplo para partículas # 1 a 3.88V O pico A1g na maioria das partículas é de cerca de 540 / cm, mas a região superior é de cerca de 590 / cm, o que indica o atraso na inserção de lítio nesta região. O rastreamento das partículas 1 e 3 mostra que quando 3 # As partículas atingiram 3,84V, 1 # partículas atingiram 4,01 V, diferença de potencial de 0,2 V mostra que a intercalação de lítio no processo, existe uma grande não-uniformidade entre as partículas, e essa não-uniformidade é susceptível de levar a As partículas locais de "sobrecarga" ou "sobre" causam a capacidade de decadência.
A pesquisa de Shuyu Fang mostra que a placa de eletrodo de bateria de iões de lítio do desequilíbrio de lítio não ocorre apenas na escala macro, também ocorreu na escala microscópica, as diferentes partes de partículas de um material ativo e diferentes partículas de material ativo são maiores Na falta de homogeneidade do lítio, esta não-uniformidade levará a uma sobrecarga parcial de partículas, resultando em uma perda irreversível da capacidade da bateria.
