चार्ज और डिस्चार्ज, या लिथियम आयनों के दौरान आगे को बढ़ाव एनोड सामग्री, लिथियम एकाग्रता वितरण सीधे सामग्री, तनाव और तनाव बारीकी मात्रा विस्तार या इलेक्ट्रोड सामग्री के संकुचन से संबंधित के प्रभारी राज्य से संबंधित है। एक लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोड चादर में , अगर आप लिथियम के वितरण पता जानकारी इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया, चार्ज और डिस्चार्ज प्रक्रिया को समझने में का एक बहुत प्राप्त कर सकते हैं, बैटरी की विफलता तंत्र की व्याख्या।
लिथियम आयन बैटरी काम करता है:
(1) चार्ज: ली कैथोड सामग्री (जैसे, LiCoO2 सामग्री), इलेक्ट्रोलाइट सामग्री (जैसे ग्रेफाइट सामग्री) के माध्यम से एनोड में एम्बेडेड से deintercalated है, जबकि रिवर्स मुक्ति पथ में इलेक्ट्रॉनों की संख्या बराबर एनोड सामग्री में प्रवेश।
(2) निर्वहन: इलेक्ट्रोलाइट (सकारात्मक इलेक्ट्रोड) के माध्यम से एनोड (नकारात्मक इलेक्ट्रोड) deintercalating से ली + सामग्री, एम्बेडेड कैथोड सामग्री, इलेक्ट्रॉनों की संख्या बराबर एनोड सामग्री, एनोड वर्तमान कलेक्टर, और कलेक्टर के माध्यम से बाहरी सर्किट के सकारात्मक इलेक्ट्रोड से प्रवाह करते हुए कैथोड सामग्री में, कि सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड, क्रमशः, ऑक्सीकरण और कमी प्रतिक्रियाओं तो।
अलग चार्ज और निर्वहन प्रक्रिया शामिल: चार्ज करना, इलेक्ट्रॉनों अनायास बाहरी सर्किट स्थानांतरित नहीं कर सकते, बाहरी बिजली की आपूर्ति का काम काम करना चाहिए।
विद्युत रासायनिक लिथियम एकाग्रता वितरण भविष्यवाणी
के रूप में छवि में दिखाया गया है विद्युत रासायनिक लिथियम आयन बैटरी छद्म 2 डी (P2D) सैद्धांतिक मॉडल, एक झरझरा इलेक्ट्रोड और एक केंद्रित समाधान स्थापित सिद्धांत पर आधारित है। 1, बैटरी के अंदर वास्तविक रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर विचार करने की प्रक्रिया, प्रक्रिया ठोस चरण प्रसार, तरल प्रसार शामिल और प्रवास और आरोप हस्तांतरण की प्रक्रिया, ठोस तरल संतुलन क्षमता की प्रक्रिया। बटलर-Volmer समीकरण, वर्णित विद्युत प्रतिक्रिया का उपयोग कर और ऊपरी इलेक्ट्रोड के प्रत्येक सतह में अंतर्निहित है और लिथियम प्रक्रिया निकालने का उपयोग कर एक दूसरे प्रसार फिक के कानून के कणों में आंतरिक लिथियम आयनों का वर्णन करता है प्रसार प्रक्रिया। एक बहुत ही कम गणना समय में रिएक्टर के बाहरी प्रोफ़ाइल के बैटरी के प्रभारी डिस्चार्ज विशेषताओं प्राप्त करने के लिए कई PDE प्रतिक्रिया प्रक्रिया और संरचना मॉडल सीमा की स्थिति का वर्णन है, है, जबकि आगे प्रतिक्रिया प्रक्रिया के अंदर सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्राप्त करने के लिए ठोस चरण तरल चरण एकाग्रता और ठोस चरण सामग्री संभावित वितरण की एकाग्रता वितरण और इलेक्ट्रोलाइट समाधान के वितरण और एक ठोस चरण संभावित वितरण और अन्य विवरण, सटीक, पूर्ण, आदि आधारित तंत्र।
चित्र 1 लिथियम आयन बैटरी के इलेक्ट्रोकेमिकल छद्म द्वि-आयामी (पी 2 डी) मॉडल
छद्म दो आयामी मॉडल फैलाए संरचना के तीन आयामी ज्यामितीय मॉडल, वितरण विस्तार से एक लिथियम इलेक्ट्रोड सामग्री में दिखाया गया है लिथियम एकाग्रता प्रोफाइल 2 के प्रभारी एसओसी का एक अलग राज्य में गणना की जा सकती,, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड इलेक्ट्रोड है, जो हो सकता है लिथियम वितरण की स्थानीय असमानता देखें।
लिथियम कोबाल्टेट इलेक्ट्रोड के लिथियम एकाग्रता वितरण के चित्रा 2 सिमुलेशन परिणाम
लिथियम एकाग्रता वितरण की ऑनलाइन पहचान न्यूट्रॉन विवर्तन
भविष्यवाणी electrochemically लिथियम एकाग्रता वितरण कई समस्याओं का वर्णन किया जा सकता है, लेकिन यह एक आदर्श लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोड प्रक्रिया मानते हुए सभी मापन के बाद सच नहीं है,। न्यूट्रॉन विवर्तन और न्यूट्रॉन विकिरण के लिए एक अलग सामग्री का उपयोग करके विभिन्न परिरक्षण दर, सामग्री विश्लेषण तकनीक। अप्रासंगिक न्यूट्रॉन विकिरण मर्मज्ञ शक्ति, और परमाणु बिखरने लंबाई जेड, और यह भी प्रकाश परमाणुओं के प्रति संवेदनशील है, और इसलिए, न्यूट्रॉन लिथियम आयन बैटरी सामग्री लिथियम परमाणुओं और निकल मैंगनीज कोबाल्ट, संक्रमण धातु परमाणु से बहुत संवेदनशील होते हैं हम सीटू एक लिथियम विश्लेषण की एक विन्यास के आधार के तहत ली-आयन बैटरी की लिथियम आयन बैटरी के आंतरिक वितरण को तोड़ने के बिना कर सकते हैं।
Owejan, जो तंत्र छवि में दिखाया गया हुआ करता था। 3, एक ग्रेफाइट एनोड और एक लिथियम आधा कोशिकाओं, न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी संचरण लाइन का पता लगाने की प्रक्रिया और ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड शीट में लिथियम के वितरण में इकट्ठे चादरें। न्यूट्रॉन बीम प्रवेश, पैकेजिंग सामग्री PTFE है बैटरी पोल पीस पार अनुभागीय इमेजिंग, लिथियम इलेक्ट्रोड पार अनुभाग के वितरण की प्रत्यक्ष का पता लगाने, एक तरफ तो लेपित पोल टुकड़े, 5 मिमी चौड़ाई, 15 मिमी का पता लगाने सतह चित्रा 4 ए में दिखाया गया है की लंबाई। वे सैद्धांतिक विश्लेषण के माध्यम से, लिथियम एकाग्रता उप के स्पेक्ट्रम तीव्रता सीधे संपर्क स्थापित करने, ताकि मात्रात्मक मापन पोल पीस लिथियम एकाग्रता के पार अनुभागीय प्रोफाइल पर सीधे हो सकता है।
चित्रा 3 उच्च-रिज़ॉल्यूशन न्यूट्रॉन ऑनलाइन पहचान के लिए लिथियम बैटरी निर्माण उपकरण है
अंजीर 4 पहले मुक्ति की प्रक्रिया में एक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड शीट, लिथियम intercalation इलेक्ट्रोड चादर का वितरण है। अंजीर। 4a एक पोल टुकड़ा और नमूना सतह की एक योजनाबद्ध दृश्य का पता चला है, छवि। 4 बी एक पैटर्न अलग निर्वहन समय, अंजीर के लिए इसी में एक लिथियम एकाग्रता वितरण है। 4c संभावित बैटरी। लिथियम एकाग्रता और इलेक्ट्रोड पोटेंशियल वितरण और अच्छे पत्राचार इलेक्ट्रोड अप के समय विकास के लिए इसी, अंजीर है। इसी तरह। 5 एक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड लिथियम से पहले शुल्क वितरण के दौरान चादर लिथियम एकाग्रता है और इसी पल में संभावित क्षमता।
अंजीर 4 ग्रेफाइट पहले निर्वहन इलेक्ट्रोड एम्बेडेड अनुभागीय लिथियम लिथियम एकाग्रता वितरण प्रक्रिया, (ए) एक फोटो की एक योजनाबद्ध देखने के लिए, (ख) लिथियम अलग निर्वहन समय के वितरण, वोल्टेज (ग) बैटरी का विकास। (अनुपात सी / 9)
अंजीर 5 ग्रेफाइट Delithiation लिथियम एकाग्रता वितरण के पहले शुल्क, वोल्टेज के विकास (क) विभिन्न क्षणों में से एक लिथियम एकाग्रता वितरण और (ख) एक बैटरी चार्ज (आवर्धन सी / 9)
अंजीर। 4 और अंजीर के न्यूट्रॉन बीम पैटर्न। 5, लिथियम आयन एकाग्रता मात्रात्मक विश्लेषण किया जा सकता। निर्वहन / प्रभारी प्रक्रिया में, हालांकि छोटे अनुपात (सी / 9), लेकिन अभी भी दोनों पक्षों पर पोल टुकड़े के पास वर्तमान कलेक्टर और विभाजक के पास देखा जा सकता है लिथियम बढ़ जाती है के असमान वितरण, इस मात्रात्मक अंतर विश्लेषण छवि में दिखाया गया। 6, पक्ष डायाफ्राम लिथियम एकाग्रता वर्तमान कलेक्टर की ओर से अधिक के करीब है, और वृद्धि की लिथियम अंतर के साथ।
वर्तमान कलेक्टर और अंजीर के विभाजक थाली के इलेक्ट्रोड पक्ष के बीच लिथियम एकाग्रता अंतर। 6 निर्वहन के दौरान फिट
इसके अलावा, लिथियम के ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड तो डालने चित्रा 7 में दिखाया गया है लिथियम आयन एकाग्रता की पोल टुकड़े में शेष लिथियम के बाद बंद का संबंध, लिथियम के इस हिस्से क्षमता, अपरिवर्तनीय क्षमता का नुकसान चार ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड निर्वहन / प्रभारी से पहले का कारण बना। चक्र, ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड 8 में लिथियम की शेष राशि, लिथियम के अपरिवर्तनीय नुकसान मुख्य रूप से पहले चक्र में होता है कई चक्र, शेष लिथियम की राशि में लगभग कोई परिवर्तन नहीं किया गया।
चित्रा 7 निर्वहन क्षमता और अवशिष्ट लिथियम क्षमता के पहले 4 चक्र
प्रयोगात्मक तकनीक के विकास के साथ, शोधकर्ताओं लाइन पता लगाने की तकनीक, एक लिथियम आयन बैटरी अनुसंधान के तंत्र विकसित करने के लिए जारी है। न्यूट्रॉन बीम लाइन का पता लगाने के अलावा, और पता लगाने के रमन लाइन, एक्स रे, और अन्य ऑनलाइन परीक्षण तकनीक।
