هبوط مادة الأنود خلال الشحن والتفريغ، أو أيونات الليثيوم، ويرتبط توزيع تركيز الليثيوم مباشرة إلى ولاية تهمة من المواد، والضغط العصبي والتوتر ترتبط ارتباطا وثيقا توسيع حجم أو تقلص المواد الكهربائي. في ورقة الكهربائي بطارية ليثيوم أيون إذا كنت تعرف توزيع الليثيوم ، يمكنك الحصول على الكثير من معلومات تفاعل القطب ، وفهم عملية الشحن والتفريغ ، وشرح آلية فشل البطارية.
كيف تعمل بطاريات الليثيوم أيون:
(1) شحن: لي deintercalated من المواد الكاثود (على سبيل المثال، المواد LiCoO2)، جزءا لا يتجزأ من الأنود من خلال المواد المنحل بالكهرباء (مثل الجرافيت مادة)، في حين أن عدد متساو من الإلكترونات في مسار التفريغ العكسي تدخل مادة الأنود.
(2) إبراء الذمة: لي + المواد من الأنود (القطب السالب) deintercalating، جزءا لا يتجزأ من المواد الكاثود من خلال بالكهرباء (القطب الموجب)، في حين تتدفق على عدد متساو من الإلكترونات من مادة الأنود، جامع الحالي الأنود، والقطب الموجب من الدائرة الخارجية من خلال جامع دخول مادة الكاثود ، بحيث الأقطاب الإيجابية والسلبية على التوالي تخضع لأكسدة وخفض ردود الفعل.
الفرق بين عملية الشحن والتفريغ هو: عند الشحن ، لا يمكن للإلكترونات التحرك تلقائيًا على الدائرة الخارجية ، ويجب تطبيق القوة للقيام بالعمل.
المحاكاة الكهروكيميائية للتنبؤ بتوزيع تركيز الليثيوم
ويستند الكهروكيميائية بطارية ليثيوم أيون الزائفة 2D (P2D) نموذج نظري على القطب التي يسهل اختراقها ونظرية محلول مركز المعمول بها، كما هو مبين في الشكل 1، وعملية النظر في التفاعلات الكيميائية الفعلية داخل البطارية، وعملية متضمنه نشر المرحلة الصلبة، نشر السائل و الهجرة وعملية نقل المسؤول، فإن عملية توازن إمكانات الصلبة والسائلة. باتلر فولمر المعادلة باستخدام تفاعل الكهروكيميائية وصفها وجزءا لا يتجزأ من كل سطح القطب العلوي واستخراج إجراء الليثيوم، وذلك باستخدام نشر الثاني يصف القانون فيك أيونات الليثيوم الداخلية في الجزيئات نشر العملية. وصف عدد من عملية التفاعل وتكوين نموذج الظروف PDE الحدود، للحصول على الخصائص المسؤول عن تصريف البطاريات من التشكيل الجانبي الخارجي للمفاعل في حساب الوقت قصير جدا، في حين أبعد داخل عملية رد فعل للحصول على الأقطاب الإيجابية والسلبية إن توزيع تركيز الطور الصلب والتوزيع المحتمل للطور الصلب للمادة ، وكذلك توزيع تركيز الطور السائل والتوزيع المحتمل للطور الصلب للكهرباء ، لهما مزايا الدقة والشمولية والآلية.
Fig.1 النموذج الكاذب الكهروكيميائي ثنائي الأبعاد (P2D) من بطارية ليثيوم أيون
الزائفة نموذج ثنائي الأبعاد عندما مددت، ثلاثي الأبعاد نموذج الهندسي للهيكل، ويمكن حساب توزيع في مادة الليثيوم القطب في التفاصيل، كما هو مبين، والليثيوم والكوبالت أكسيد الكهربائي في حالة مختلفة من SOC المسؤول عن التعريف تركيز الليثيوم 2، التي يمكن أن تكون انظر التفاوت المحلي لتوزيع الليثيوم.
الشكل 2 الشكل 2. محاكاة نتائج توزيع تركيز الليثيوم من القطب الكوبالت الليثيوم
كشف حيود نيوتروني عن توزيع تركيز الليثيوم
توقع توزيع تركيز الليثيوم electrochemically يمكن وصفها العديد من المشاكل، ولكن هذا ليس صحيحا بعد كل القياسات، وبافتراض أن يثيوم أيون بطارية عملية القطب مثالية. حيود النيوترونات وباستخدام مواد مختلفة للإشعاع النيوترون سعر مختلف التدريع، وتقنيات تحليل المواد. لا صلة لها بالموضوع إشعاع النيوترون قوة اختراق، والذري طول التشتت Z، وإنما هو أيضا حساسة لذرات الخفيفة، وبالتالي فإن النيوترون الليثيوم أيون ذرات المواد بطارية ليثيوم و النيكل والمنغنيز والكوبالت حساسون جدا للذرة الانتقال المعادن، يمكننا دون كسر التوزيع الداخلي للبطارية ليثيوم أيون بطارية ليثيوم أيون في إطار فرضية تكوين تحليل الليثيوم في الموقع.
Owejan، الذين استخدموا الجهاز هو مبين في الشكل (3)، وصحائف تجميعها في الأنود الجرافيت والليثيوم نصف الخلايا، النيوترون التصوير الشعاعي خط نقل عملية الكشف وتوزيع الليثيوم في ورقة الجرافيت القطب. تخترق شعاع النيوترون مواد التغليف هي PTFE، بطارية القطب قطعة التصوير المقطعي، الكشف المباشر لتوزيع المقطع العرضي ليثيوم الكهربائي، جانب واحد المغلفة قطع القطب، 5 ملم عرض 15 ملم طول سطح الكشف هو مبين في الشكل 4A. هم بعد ذلك من خلال التحليل النظري، و كثافة الطيف من دون تركيز الليثيوم تأسيس روابط مباشرة، بحيث القياسات الكمية يمكن أن تكون مباشرة على القطب قطعة الشخصي مستعرضة من تركيز الليثيوم.
الشكل 3 هو جهاز بناء بطارية الليثيوم للكشف عن النيوترون عالية الدقة عبر الإنترنت
FIG 4 هو ورقة الجرافيت القطب الكهربائي في عملية التفريغ الأولى، وتوزيع ورقة الليثيوم إقحام القطب. FIG. 4A هو تخطيطيا من قطعة القطب وسطح العينة تم الكشف، FIG. 4B هو توزيع تركيز الليثيوم في نمط المقابلة لوقت التفريغ مختلفة، FIG. 4C هو احتمال المقابلة لتطور الزمن للبطارية. تركيز الليثيوم والتوزيع المحتملين الكهربائي والأقطاب المراسلات جيدة تصل. وبالمثل، FIG. 5 هو الجرافيت القطب تركيز ورقة الليثيوم خلال توزيع التهمة الأولى من الليثيوم والإمكانات في اللحظة المقابلة.
التين. 4 - توزيع تركيز الليثيوم المقطع العرضي الكهربائي خلال أول تصريف الليثيوم من الجرافيت ، (أ) الصورة ، (ب) توزيع الليثيوم في أوقات التفريغ المختلفة ، (ج) تطور الجهد للبطارية. (التكبير C / 9)
الشكل 5: توزيع تركيز الليثيوم أثناء إزالة الليثيوم الأول من الجرافيت ، (أ) توزيع تركيز الليثيوم في أوقات الشحن المختلفة و (ب) تطور جهد البطارية (التكبير C / 9)
يمكن استخدام أنماط حزمة النيوترون في الشكل 4 و 5 لقياس تركيز أيونات الليثيوم ، وخلال عملية التفريغ / الشحن ، على الرغم من أن التكبير صغير (C / 9) ، فإنه لا يزال من الممكن ملاحظة أن قطعة القطب قريبة من المجمع الحالي وقريبة من جانبي الحجاب الحاجز. التوزيع غير المتكافئ للزيادات الليثيوم، وهذا التحليل الكمي الفرق هو مبين في الشكل 6، الجانب على مقربة من تركيز الحجاب الحاجز الليثيوم أعلى من الجانب جامع الحالي، ومع الفرق الليثيوم زيادة.
الرقم 6. الفرق في تركيز الليثيوم جزءا لا يتجزأ من الحجاب الحاجز وجامع قطعة لقطعة القطب أثناء التفريغ
علاوة على ذلك، الجرافيت القطب الكهربائي من بطارية ليثيوم المعنية ثم الخروج بعد إدراج الليثيوم المتبقية في قطع القطب من تركيز أيونات الليثيوم هو مبين في الشكل 7، وهذا جزء من الليثيوم تسبب في فقدان القدرة، والقدرة لا رجعة فيها. أربعة الجرافيت القطب قبل التفريغ / المسؤول دورة، والمبلغ المتبقي من الليثيوم في القطب الجرافيت 8، وفقدان لا رجعة فيها من الليثيوم يحدث بشكل رئيسي في الدورة الأولى، تليها عدة دورات، تقريبا أي تغيير في كمية الليثيوم المتبقية.
الشكل 7 أول 4 دورات من قدرة التفريغ والقدرة المتبقية من الليثيوم
مع تطور تقنيات تجريبية، يواصل الباحثون تطوير تقنيات الكشف عن الخط، وآلية بحث بطارية ليثيوم أيون. وبالإضافة إلى الكشف عن خط النيوترون شعاع، والكشف عن خط رامان، وغيرها من تقنيات الاختبار على الانترنت الأشعة السينية.
