आयन लंबी दूरी की परिवहन बनाम का आयोजन बनाम शॉर्ट संचालन | जिसके अंत में लिथियम आयन बैटरी दर क्षमता में एक बड़ा प्रभाव?

आमतौर पर लिथियम आयन बैटरी कैथोड सामग्री अपेक्षाकृत गरीब, और इसलिए, उपयोग में, आम तौर पर एक प्रवाहकीय एजेंट जोड़ने के लिए चालकता में सुधार के लिए आवश्यक हैं कर रहे हैं की चालकता, एक प्रवाहकीय एजेंट कार्बन अश्वेतों आमतौर पर आधारित प्रवाहकीय एजेंट, कार्बन नैनोट्यूब, कार्बन फाइबर, और अपेक्षाकृत गर्म सामग्री ग्राफीन शामिल संरचना से अंक हैं, प्रवाहकीय एजेंट के इन प्रकार के तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: इस तरह के कार्बन नैनोट्यूब और कार्बन फाइबर के रूप में 2) एक आयामी प्रवाहकीय एजेंट,; जैसे कार्बन अश्वेतों के रूप में 1) शून्य आयामी प्रवाहकीय एजेंट 3) दो आयामी प्रवाहकीय एजेंटों, उदाहरण के लिए, एक ग्राफीन सामग्री, एक प्रवाहकीय एजेंट, ऐसे प्रत्येक कार्बन ब्लैक आधारित सामग्री के रूप में अपनी अनूठी गुण, विद्युत प्रवाहकीय कम करने के मामले में फायदेमंद है, एक प्रवाहकीय एजेंट और कार्बन नैनोट्यूब लंबी दूरी प्रवाहकीय के मामले में फायदे हैं है।

हम आयन बैटरी आम तौर पर बैटरी की दर क्षमता सीमित दो पहलू हो सकता है माना जाता है लिथियम: 1) इलेक्ट्रॉनिक चालकता, 2) आयन परिवहन, कई अध्ययनों इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव कुंजी लिथियम आयन बैटरी दर की क्षमता है और खेलने के लिए क्षमता का प्रवाहकीय सतह का हिस्सा हैं, अधिक प्रवाहकीय एजेंट एक लिथियम आयन बैटरी के बिजली के प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद। Drexel विश्वविद्यालय की तरह सामन्था एल Morelly अमेरिका 'ईओण चालकता' का अध्ययन किया, 'लंबे समय से प्रवाहकीय' और 'कम प्रवाहकीय' अलग एकरूपता प्रक्रिया के माध्यम से प्रभाव दर क्षमता लिथियम आयन बैटरी, अध्ययन और अधिक महत्वपूर्ण प्रभाव के लिए है कि 'कम प्रवाहकीय' लिथियम आयन बैटरी दर क्षमता दिखाई है।

सामन्था एल Morelly प्रयोग NCM111 सामग्री, अनुसंधान वस्तु के रूप में चुना एक प्रवाहकीय एजेंट, एक बंधक के रूप में PVDF के रूप में कार्बन ब्लैक का उपयोग कर, घोल तैयार करने को दो भागों में बांटा गया है, एक एनसीएम के 95%, सीबी का 2.5%, 2.5 है PVDF, दूसरा एनसीएम के 94.5%, सीबी के 3%, PVDF का 2.5%, दो प्रक्रियाओं में नीचे दिखाया गया प्रवाह चार्ट से homogenized गया का उपयोग करने का%, हम नीचे देख सकते हैं, सामन्था एल Morelly दो तरीके सीबी कार्बन ब्लैक प्रवाहकीय एजेंट का उपयोग कर, एक PVDF सामग्री एनसीएम गोंद में कार्बन ब्लैक सीबी के सभी के साथ एक साथ जोड़ा जाता है; एक है गेंद मिल के पहले भाग शुष्क मिश्रित एनसीएम और सीबी, और फिर शेष थे PVDF का सीबी गोंद में एक साथ जोड़ा गया, सीबी = 1-च अनुपात शुष्क मिश्रण (च = 0, 0.25, 0.5, 0.75 और 1), हम मानते हैं कि आम तौर पर गेंद मिलिंग प्रक्रिया के द्वारा, की अनुमति देता है कार्बन ब्लैक सीबी adsorbed कणों एनसीएम सतह, के गठन 'तय कार्बन ब्लैक', जबकि एक गीला मिश्रण प्रक्रिया कार्बन ब्लैक सीबी एनसीएम जोड़कर कणों के बीच उपलब्ध नहीं होगा, सामन्था एल Morelly 'कार्बन ब्लैक से मिलकर' कहा जाता है।

निम्न चित्र एक एनसीएम सामग्री का एक SEM तस्वीर है, कण आकार अंजीर एनसीएम से देखा जा सकता च = 0 (अर्थात गेंद सूखी सीबी और एनसीएम के सभी के साथ मिश्रित मिलिंग), के बारे में 10um, पैनल ख सीबी 2.5% की सामग्री है चित्र इलेक्ट्रोड, हम देख सकते हैं कई सीबी कण सतह एनसीएम पर adsorbed नहीं है, लेकिन महत्वपूर्ण ढेर हो गई है। अंजीर सी तस्वीर से, सीबी 3%, 0 से इलेक्ट्रोड की च = SEM छवि की सामग्री है हम देखा जा सकता है, एनसीएम सीबी के सबसे कणों, कम समुच्चयित कणों की सतह पर adsorbed कर रहे हैं। इस परिणाम इंगित करता है कि, सूखी सम्मिश्रण सीबी दौरान कार्बन ब्लैक कण सतह पर सोखना एनसीएम तय कार्बन, अर्थात सभी को नहीं जोड़ा गया है हम कहते हैं कि गीली प्रक्रिया मिश्रण अनुपात में ऊपर कार्बन ब्लैक नहीं च के सभी 'कार्बन ब्लैक से मिलकर ", और आंशिक रूप से कण के दौरान सूखा मिश्रित कार्बन ब्लैक एनसीएम बन गया है की सतह पर adsorbed नहीं' कार्बन ब्लैक से मिलकर", के लिए घोल का सच पैमाने 'कार्बन ब्लैक से मिलकर' चरित्र चित्रण, घोल का सामन्था एल Morelly अलग रियोलॉजिकल गुणों का अध्ययन किया गया है, और गारा की संख्या इस लक्षण वर्णन में 'कार्बन ब्लैक से मिलकर'।

सीबी कार्बन ब्लैक नैनोकणों, घनत्व अपेक्षाकृत बड़े कणों अपेक्षाकृत छोटा है, और एनसीएम, घनत्व अपेक्षाकृत अधिक है, तो घोल का 'कार्बन ब्लैक से मिलकर' राशि काफी घोल प्रणाली के रियोलॉजिकल गुणों को प्रभावित करती है, हम भी पेस्ट कर सकते हैं व्युत्पन्न घोल 'कार्बन ब्लैक से मिलकर' एक व्युत्क्रम संख्या के रियोलॉजिकल गुणों। (कार्बन ब्लैक सामग्री 2.5%) हम आंकड़ा एक से देख सकते हैं, जब एफ = 1 (जो है, कार्बन अश्वेतों के सभी गीला कर रहे हैं मिश्रण) एक घोल अधिकतम लोचदार मापांक और चिपचिपा मापांक, और कतरनी दर के साथ लगभग कोई संबंध होने के दौरान जोड़ा गया है, लोचदार मापांक जी जो इंगित करता है कि इस बार घोल एक दर्शाती है '' हमेशा जी से बड़ा होता है ', प्रजातियों गोंद जेल राज्य। के रूप में च 1 से 0.75 और 0.5 से कम हो जाता है, गारा के मापांक वहाँ च = 0.25 में एक स्पष्ट कमी है, घोल के मापांक वहाँ की अवस्था से एक और गिरावट थी, में पाया जा सकता 'आवृत्ति के बीच कोई महत्वपूर्ण संबंध है, लेकिन चिपचिपा मापांक जी' 'आवृत्ति बढ़ जाती है के रूप में, लेकिन बढ़ जाती है, 10 से 100 की आवृत्ति जब जी' लोचदार मापांक जी और जी '' आरोपित दिखाई देते है घटना है, जो एक राज्य का संकेत है कि यह एक कमजोर जेल के एक घोल है दर्शाती है, रियोलॉजिकल गुणों = 0 और च f जब = घोल चरण लगभग 0.25 है एक ही है, यह दर्शाता है कि गेंद मिश्रित सीबी एनसीएम के सभी कणों की सतह पर adsorbed सूखी नहीं है।

आंकड़ा से हम समान गुण 3.0wt% घोल का ख सीबी सामग्री का निरीक्षण कर सकते हैं, लेकिन हम यह भी पाया कि जब एफ = 0, 3wt% सीबी घोल की सामग्री एक कम मापांक, है SEM ऊपर है जिसके साथ साथ मनाया की संख्या का संकेत संगत है 'कार्बन ब्लैक का नि: शुल्क' कम जब घोल 3% सीबी के कुछ एक गेंद मिल में मिश्रित सुखा दें।

जैसा कि नीचे दिखाया ऊपर दिए गए परिणामों के अनुसार, 1rad / s की आवृत्ति पर च घोल मापांक के सामन्था एल Morelly विभिन्न मूल्यों एक ग्राफ बनाने के लिए,, गारा गारा सामन्था L.Morelly विभाजित किया गया था के मापांक के अनुसार दो वर्गों के लिए: एक मजबूत जेल क्षेत्र, एक क्षेत्र कमजोर जेल आंकड़ा संख्या ' "कार्बन ब्लैक से मिलकर घोल, 3% सीबी घोल मोड के मापांक पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव होने से देखा जा सकता है। राशि 2.5% सीबी पेस्ट की तुलना में काफी अधिक है, लेकिन जब एफ = 0.5, दो पेस्ट्स का आकार समान है, यह दर्शाता है कि पेस्ट में 'फ्री कार्बन ब्लैक' की मात्रा समान होती है, जब एफ आगे होती है सीबी के घोल का 3% मापांक के बाद 0.25 तक की कमी सूखी वर्णन मिलिंग गेंद द्वारा मिश्रित घोल का भी कम से कम 2.5%, सीबी घोल की संख्या 'कार्बन ब्लैक से मिलकर' का 3% से कम 2.5% होने के लिए कार्बन ब्लैक

निम्न चित्र अलग दर का उपयोग कर घोल प्रक्रिया, जब कार्बन ब्लैक के 2.5% के लिए जोड़ा राशि, हम देख सकते हैं से तैयार homogenates के प्रदर्शन से पता चलता है कि च = 0, F = 0.25 सबसे अच्छा प्रदर्शन। जब कार्बन का सबसे खराब प्रदर्शन जब काले रंग की अतिरिक्त मात्रा 3% है, तो एफ = 0 और एफ = 0.25 के इलेक्ट्रोड का प्रदर्शन सबसे अच्छा प्रदर्शन होता है, जबकि उच्च विस्तार पर 3% सीबी सामग्री के साथ एनसीएम क्षमता की क्षमता में कमी 2.5 से भी कम है। घोल का%

दर विशेषताओं एनसीएम इलेक्ट्रोड, 2.5% सीबी इलेक्ट्रोड चालकता परीक्षण किया गया की SamanthaL। Morelly सामग्री प्रभावित करने वाले कारकों का विश्लेषण करने के लिए और नीचे दिखाया गया है परिणाम छवि से च देखा जा सकता है = उच्चतम चालकता इलेक्ट्रोड। 1, च = 0 0.25 और कम इलेक्ट्रोड चालकता, जिसका मुख्य कारण जब च = 1, कार्बन ब्लैक सीबी के सभी 'बनाई है लंबी दूरी की चालकता' गीला मिश्रण प्रक्रिया में संरचना इलेक्ट्रोड की चालकता में सुधार करने, यह भी कर दिया गया है SEM परिणाम पुष्टि की है कि, जबकि च = 0 और .25 के बाद से कार्बन ब्लैक कणों सूखी सम्मिश्रण की प्रक्रिया के मिलिंग में एनसीएम की सतह पर adsorbed कर रहे हैं, 'कार्बन ब्लैक से मिलकर' में जिसके परिणामस्वरूप के अधिकांश, बहुत छोटा है तो 'लंबी दूरी की चालकता' खराब प्रदर्शन, कम चालकता में जिसके परिणामस्वरूप।

हम उपरोक्त विश्लेषण परिणामों से देख सकते हैं, लिथियम आयन बैटरी के प्रभाव दर विशेषताओं आम तौर पर, हमारी 'प्रसार' प्रक्रियाओं के बारे में सोचा नहीं है अधिक इलेक्ट्रॉन चालकता से प्रभावित होता है, उदाहरण के लिए, सामन्था एल Morelly अध्ययन में पाया गया, इलेक्ट्रोड में घोल 3% सीबी सामग्री की दर विशेषताओं काफी 2.5% सीबी सामग्री की तुलना में बेहतर होना चाहिए, 'आयन परिवहन' लिंक सिद्धांत को मानने के लिए के अनुसार, अधिक इलेक्ट्रोड का आयोजन एजेंट ली + का एक और अधिक कुटिल प्रसार पथ का मतलब है, यह इलेक्ट्रोड के प्रदर्शन की दर कम हो जाएगा। दूसरे, सामन्था L.Morelly काम भी 'कम प्रवाहकीय' प्रभाव दर क्षमता लिथियम आयन बैटरी का पता चला, अध्ययन बताते हैं कि गेंद मिलिंग सीबी द्वारा adsorbed फार्म कणों एनसीएम की सतह का एक बेहतर 'कम लंबी दूरी की चालकता कम प्रवाहकीय संचालन 'की तुलना में भी अधिक इलेक्ट्रोड दर विशेषताओं में महत्व' '' नेटवर्क की दर प्रदर्शन में काफी इलेक्ट्रोड, सुधार किया जा सकता '।