Una batería de iones de litio comprende principalmente un electrodo positivo, y una solución electrolítica, un separador y otros componentes, en el proceso de carga de los iones de litio desde el electrodo negativo electrodo positivo incrustado en prolapso, el proceso de descarga es justo el contrario. Idealmente, debería ser viene de desde el electrodo positivo durante la carga Li +, toda la vuelta al electrodo positivo durante la descarga, y uniformemente incrustado en el material del electrodo positivo. sin embargo, en la práctica entre los problemas debido a las reacciones secundarias polarización interfacial y similares, no sólo hacer todo el electrodo li positivo + Back, incluso Li + uniformemente incrustado en el material del electrodo positivo no puede hacer. material de cátodo litiado dará lugar a tensiones desiguales dentro de la distribución desigual de partículas de material de electrodo positivo (material del electrodo positivo es Li + inserción y proceso de extracción hará que la red cristalina la expansión y contracción causar cambios en el volumen del material), una grieta se genera en el interior de las partículas secundarias, el electrolito provocando la erosión de los resultados materiales interiores en una disminución de material de electrodo positivo acelerado hacia abajo.
materiales de cátodo de la heterogeneidad de litio es inevitable, pero la forma de analizar y detectar llegó a ser crítica, Li pertenece a los elementos ligeros, EDS herramientas convencionales no pueden analizar la distribución de los elementos Li, con el fin de resolver este problema, la gente intente usar primero de neutrones modo de Li detectar difractada distribuido dentro de una batería de iones de litio, un pequeño volumen de neutrones, y no cargado y por lo tanto tiene una fuerza de penetración fuerte, puede pasar fácilmente a través de la cáscara de la batería de iones de litio, y Li y los elementos de luz tales como H y cerca de la masa de neutrones, y por lo tanto más propensa a interactuar con neutrones, difracción de neutrones y, por tanto, la batería y una solución electrolítica de perfil de distribución de Li es muy sensible, de almacenamiento de energía química Helmholtz Instituto alemán (el HIU) y el Instituto de la tecnología, Karlsruhe análisis de la batería de iones de litio cuando el extremo de la distribución de la vida de Li en el interior de la batería de iones de litio ( "Li batería efecto sobre la batería de iones de litio en el interior de la distribución de envejecimiento") usando un MJ Mühlbauer et al estudios de difracción de neutrones muestran que la vida de final justo dentro de la batería de iones de litio Li activo se reduce, lo más importante, la actividad de Li que queda en el interior de la batería de iones de litio es ahora también apareció mala distribución Me gusta
Sin embargo, la difracción de neutrones resolución inferior, sólo en el nivel de la batería Li uniformidad de la distribución se analiza, el material de electrodo positivo causado por la acumulación de estrés a una única batería de iones de litio dentro de la uniformidad de distribución de partículas. Para el análisis de las partículas individuales Li dentro del problema de la distribución desigual, Shuyu de fang et al Universidad de Wisconsin espectroscopia Raman se introduce, a fin de lograr in-situ observación distribución NCM de material en el proceso de Li en el litio, la estructura celular botón especial Shuyu colmillo se prepararon el siguiente material NMC532 figuras en diferente gráfico del espectro Raman de una tensión de carga, puede verse en la figura aumentará a medida que el material NMC potencial (litio de-aumentando) la reducción de la intensidad del pico A1g cerca de 595 / cm con el electrodo positivo re-litio, la intensidad del pico A1g y volver de nuevo en alto, así que pueden usar la intensidad máxima estimada distribución de concentración A1g Li interior del material de electrodo positivo.
análisis Shuyu Fang y cálculo indicaron que no es el fenómeno de desigual dentro de una sola partículas NMC, por ejemplo partículas de la Fig. 1 en un # al 3.88V, posición de pico A1g de las partículas en la mayoría de regiones del electrodo negativo 540 / cm, y pero en la zona en la parte superior de 590 / cm negativo, lo que indica que la región parcial queda intercalación de litio de reacción. comparación de diferentes partículas que se encuentran, hay una gran falta de uniformidad entre # 1 y # 3 partículas, por ejemplo partículas alcanza 3.84V # 3 cuando, partículas # 1 ha alcanzado 4.01V, la diferencia de potencial entre las dos partículas alcanza 0,2 V, lo que indica que la batería interna entre el electrodo positivo de partícula de iones de litio a partículas, presente dentro de las partículas no son más grandes de litio entre las zonas porción uniforme fenómeno de litio desigual entre las partículas puede provocar que las partículas cargados, las partículas de desnivel de litio dentro de la acumulación de partículas puede conducir a la tensión interna, lo que resulta en el craqueo de las partículas, que son la estabilidad de ciclo a largo plazo del material de electrodo positivo un impacto negativo.
Con el desarrollo de la tecnología, las personas pueden ser utilizados para analizar los medios de materiales de cátodo de recursos de litio en la distribución de más y más, como Susumu Imashuku la Universidad de Tohoku de Japón (primer autor, el autor correspondiente), que utiliza la espectroscopia láser utilizando láser disociación inducida (LIBS) electrodo técnica de distribución de LiCoO2 Li principio alrededor de trabajo de la LIBS es una muestra de láser pulsado vaporizado a ensayar, los átomos vaporizados serán excitados y libera fotones, emitidas por la detección de estos átomos espectroscopia puede analizar la composición elemental y el contenido de la muestra. normal si LIBS detectó en una atmósfera de aire, ya que los espectros de emisión de átomos de Li se puede producir una fuerte auto-absorción, dando así como resultado una concentración de la intensidad del espectro de emisión de los átomos de Li con átomos de Li no es proporcional, por lo que el análisis lIBS antes de usar el análisis básicamente cualitativo, en el que una solución a este problema es lIBS realizado en una atmósfera de argón para las pruebas, baja presión temperatura del plasma de argón se puede mejorar la generación de impulsos láser, De este modo, aumenta el número de átomos de Li en el estado excitado, lo que aumenta la intensidad del espectro de emisión de los átomos de Li.
sistema de prueba Susumu Imashuku empleado en las pruebas se muestran a continuación, la fuente de láser es un láser de Nd: YAG, longitud de onda de láser de 532 nm, tiempo de pulso 16-18ns, energía de pulso único de 20 mJ, el sistema que comprende dos conjuntos de analizador de espectro óptico, en el que una conjuntos pueden recoger una amplia gama de longitudes de onda (200-895nm), que se utiliza para recoger los espectros de emisión de Li, otro conjunto más sensibles a corto (13,3 nM), se utiliza para recoger las señales de longitud de onda corta.
Susumu Imashuku primero probó el Li / relación de Co de 0, 0.01, 0.10, 0.30, 0.51, 0.62, 0.80 y el espectro de la muestra estándar de 0,99, como una línea de base para su posterior análisis. La siguiente figura muestra el análisis cuantitativo de LCO LIBS utilizando el electrodo positivo obtenido Li / perfil relación de Co (Fig después de 30 ciclos a, b en la figura. después de 50 ciclos), se puede ver en la figura, después de 30 ciclos de distribución Li es relativamente uniforme, pero después de 50 ciclos LCO posición intermedia del electrodo positivo es baja concentración Li, y la concentración de Li superior del borde, o incluso el / caso Li Co ratio (puntos rojos) es mayor que 1 por análisis EDS encontrado que en algunos posición del borde, el borde positivo posición F en LCO y mayores concentraciones de P elemental (F y P son comunes producto de descomposición electrolito), el elemento de Co concentración más baja que la posición central del borde, esto es debido a los autores creen LCO posiciones de borde positivo sobre carga, lo que resulta en algún elemento Co Se produjo una disolución que dio como resultado una relación Li / Co en la posición del borde superior a 1.
En la práctica, la inserción desigual y la eliminación de Li del material del cátodo es un fenómeno común. Este fenómeno es común en el interior de las partículas, o entre las partículas, e incluso dentro de los electrodos. la tensión interna desigual de litio puede conducir a la acumulación de partículas, lo que resulta en las grietas entre las partículas y la inserción Li y extracción desiguales dentro del electrodo puede resultar en problemas tales como sustancias de carga parciales-activo producido, que puede conducir a las baterías de iones de litio La capacidad reversible continúa disminuyendo, por lo que es particularmente importante detectar la falta de uniformidad de Li entre el electrodo y el material activo por medio de los medios correspondientes y tomar medidas para mejorar la desigualdad.
