Una batteria agli ioni di litio comprende principalmente un elettrodo positivo, e una soluzione elettrolitica, un separatore e altri componenti, nel processo di carica degli ioni litio dall'elettrodo elettrodo negativo positivo incorporato nel prolasso, il processo di scarica è proprio l'opposto. Idealmente dovrebbe essere ritira dall'elettrodo positivo durante la carica Li +, tutto ritorno alla elettrodo positivo durante la scarica, e uniformemente incorporato nel materiale di elettrodo positivo. Tuttavia, in pratica, tra i problemi a causa di reazioni collaterali polarizzazione interfacciali e simili, non solo fare tutto dell'elettrodo li positiva + Back, anche Li + uniformemente all'interno del materiale dell'elettrodo positivo non può fare. materiale catodico litiati porterà a tensioni irregolari all'interno della distribuzione non uniforme di particelle di materiale di elettrodo positivo (materiale di elettrodo positivo è inserimento Li + e processo di estrazione causerà reticolo cristallino l'espansione e contrazione causano variazioni nel volume del materiale), una fessura viene generato all'interno delle particelle secondarie, l'elettrolita provocando l'erosione dei risultati materiali interni in un declino materiale di elettrodo positivo accelerato giù.
materiali catodici per eterogeneità di litio è inevitabile, ma il modo di analizzare e rilevare divenne critica, Li appartiene agli elementi leggeri, EDS strumenti convenzionali non possono analizzare la distribuzione degli elementi Li, al fine di risolvere questo problema, la gente provare a usare neutroni modalità Li rilevare diffratta distribuiti all'interno una batteria agli ioni di litio, un piccolo volume di neutroni, e non caricato e quindi ha una forte forza di penetrazione, può facilmente passare attraverso l'involucro della batteria agli ioni di litio, e Li e gli elementi leggeri come H e vicino alla massa di neutroni, e quindi più inclini a interagire con neutroni, diffrazione di neutroni e quindi la batteria e una soluzione elettrolitica di Li profilo di distribuzione è molto sensibile, immagazzinamento energia chimica Helmholtz tedesco Institute (la HIU) e Institute of Technology, Karlsruhe analisi della batteria agli ioni di litio quando l'estremità della distribuzione vita di Li nell'interno della batteria agli ioni di litio ( "Li batteria effetto sulla batteria agli ioni di litio all'interno della distribuzione invecchiamento") utilizzando un MJ Mühlbauer et al studi di diffrazione di neutroni mostrano che la vita di end appena all'interno della batteria agli ioni di litio attivo Li si riduce, cosa ancora più importante, l'attività di Li rimanendo all'interno della batteria agli ioni di litio è ora anche apparso maldistribuzione Come.
Tuttavia, la diffrazione di neutroni risoluzione inferiore, solo a livello di batteria Li uniformità di distribuzione viene analizzata, il materiale di elettrodo positivo causata da accumulo di stress di una singola batteria agli ioni di litio all'interno della uniformità di distribuzione delle particelle. Per l'analisi delle singole particelle Li dentro il problema della distribuzione non uniforme, Shuyu Fang et al Università del Wisconsin spettroscopia Raman è introdotta, al fine di ottenere in situ osservazione NCM distribuzione di materiale nel processo di Li nel litio, Shuyu Fang struttura cellulare apposito pulsante stati preparati le seguenti figure materiale NMC532 a differenti grafico dello spettro Raman di una tensione di carica, si può vedere dalla figura aumenterà il potenziale materiale NMC (litio de-crescente) ridotto l'intensità del picco A1G vicino 595 / cm Quando l'elettrodo positivo reinserisce il litio, l'intensità del picco di A1g aumenta nuovamente, quindi è possibile stimare la distribuzione della concentrazione di Li all'interno del materiale dell'elettrodo positivo utilizzando l'intensità del picco di A1g.
analisi Shuyu Fang e calcolo indicato che v'è il fenomeno di mutato all'interno di una singola particelle NMC, per esempio particelle di Fig. 1 in un # 3.88V, posizione del picco A1G delle particelle in molte regioni l'elettrodo negativo 540 / cm, e ma nell'area in cima 590 / cm negativo, indicando che la regione parziale ritardo litio intercalazione reazione. confronto di differenti particelle trovate, c'è una grande disuniformità tra # 1 e # 3 particelle, per esempio particelle raggiunge 3.84V # 3 Quando la particella 1 # ha raggiunto 4,01 V, la differenza di potenziale tra le due particelle raggiunge 0,2 V, il che indica che esiste una grande intercalazione tra le particelle all'interno dell'elettrodo positivo della batteria agli ioni di litio e tra diverse regioni all'interno della particella. uniforme litio fenomeno porzione irregolare tra le particelle possono causare le particelle schiacciati, particelle litio disuniformità all'interno l'accumulo di particelle può portare a stress interno, con conseguente cracking di particelle, che sono la stabilità nel tempo di ciclo del materiale di elettrodo positivo Avere un impatto negativo
Con lo sviluppo della tecnologia, le persone possono essere utilizzati per analizzare mezzo di materiali catodici per le risorse di litio nella distribuzione di sempre più, come ad esempio Susumu Imashuku Tohoku University of Japan (primo autore, autore corrispondente), che ha usato la spettroscopia laser con laser indotta dissociazione (LIBS) tecnica elettrodo LiCoO2 Li distribuzione principio intorno lavoro del LIBS è un campione vaporizzato laser impulsato da testare, gli atomi vaporizzati saranno eccitate e rilascia fotoni, emessi dal rilevamento di questi atomi spettroscopia può analizzare la composizione elementare e contenuto del campione. normale se LIBS rilevato in atmosfera di aria, poiché gli spettri di emissione di atomi di litio può verificarsi una forte auto-assorbimento, determinando una concentrazione di intensità dello spettro di emissione degli atomi Li con atomi di litio non è proporzionale, così analisi lIBS prima di utilizzare analisi sostanzialmente qualitativa, in cui una soluzione a questo problema è quello di librerie eseguita in un'atmosfera di argon per il test, la temperatura argon plasma a bassa pressione può essere migliorata generazione di impulsi laser, aumentando così il numero di atomi di litio nello stato eccitato, migliorando così l'intensità dello spettro di emissione degli atomi di litio.
sistema di test Susumu Imashuku impiegato nelle prove mostrate sotto, la sorgente laser è un Nd: YAG, lunghezza d'onda del laser di 532nm, tempo di impulso 16-18ns, energia singolo impulso di 20 mJ, il sistema comprendendo due serie di analizzatore di spettro ottico, in cui una insiemi possono raccogliere una vasta gamma di lunghezze d'onda (200-895nm), utilizzato per raccogliere gli spettri di emissione di Li, un altro insieme più sensibile a breve (13,3 nM), viene utilizzato per raccogliere segnali di lunghezza d'onda corte.
Susumu Imashuku prima testato il Li / Co rapporto di 0, 0,01, 0,10, 0,30, 0,51, 0,62, 0,80 e lo spettro del campione standard di 0,99, come base per la successiva analisi. La figura seguente mostra l'analisi quantitativa di LCO LIBS usando l'elettrodo positivo ottenuto Mappa di distribuzione del rapporto Li / Co (la figura a è dopo 30 cicli e la figura b dopo 50 cicli) Dalla figura si può vedere che la distribuzione di Li è relativamente uniforme dopo 30 cicli, ma dopo 50 cicli. LCO posizione intermedia dell'elettrodo positivo è bassa concentrazione Li, e il bordo superiore concentrazione Li, o anche nel caso rapporto Li / Co (punti rossi) è maggiore di 1 secondo l'analisi EDS trovato che in alcuni posizione del bordo, fronte positivo posizione F in LCO e alte concentrazioni di P elementare (F e P sono prodotti di decomposizione dell'elettrolita comune), l'elemento Co concentrazione più bassa della posizione centrale del bordo, ciò è dovuto agli autori ritengono LCO posizione dei fronti positivi sopra la carica, risultando in alcuni Co elemento Si è verificata la dissoluzione, con conseguente rapporto Li / Co nella posizione del bordo superiore a 1.
In pratica, l'inserimento irregolare e la rimozione di Li dal materiale del catodo è un fenomeno comune: questo fenomeno è comune all'interno delle particelle o tra le particelle e persino all'interno degli elettrodi. litio irregolare sollecitazione interna può portare ad accumulo di particelle, causando fessure tra le particelle e l'inserimento ed estrazione Li irregolari all'interno dell'elettrodo può causare problemi come sostanze di carica-attivo parziali verificatisi, che può portare a batterie al litio La capacità reversibile continua a diminuire, quindi è particolarmente importante rilevare la non uniformità di Li tra l'elettrodo e il materiale attivo mediante mezzi corrispondenti e adottare misure per migliorare le irregolarità.
