การแทรกแซงลิเทียมในวัสดุอิเล็กโทรดบวก

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าบวกและวิธีการแก้ปัญหาไฟฟ้าคั่นและส่วนประกอบอื่น ๆ ในกระบวนการของการชาร์จลิเธียมไอออนจากขั้วบวกขั้วลบที่ฝังอยู่ในย้อยกระบวนการปล่อยเป็นเพียงตรงข้าม. ดีก็ควรจะออกมาจากขั้วบวกระหว่างการชาร์จ li + ผลตอบแทนทั้งหมดไปยังขั้วบวกในระหว่างการปล่อยและสม่ำเสมอฝังอยู่ในวัสดุที่ขั้วบวก. แต่ในทางปฏิบัติของปัญหาเนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาด้านโพลาไรซ์ interfacial และชอบที่ไม่เพียง แต่ทำทุกขั้ว li บวก + กลับ แม้ Li + สม่ำเสมอฝังลงในวัสดุที่ขั้วบวกไม่สามารถทำ. วัสดุแคโทด lithiated จะนำไปสู่ความเครียดความไม่สมดุลในการกระจายไม่สม่ำเสมอของอนุภาคของวัสดุขั้วบวก (วัสดุขั้วบวกเป็น Li + แทรกและกระบวนการสกัดจะทำให้เกิดผลึกตาข่าย การขยายตัวและการหดตัวของการเปลี่ยนแปลงที่ทำให้เกิดปริมาณของวัสดุ) แตกถูกสร้างขึ้นในการตกแต่งภายในของอนุภาครองอิเล็กโทรไลที่ก่อให้เกิดการพังทลายของผลการค้นหาวัสดุด้านในเป็นวัสดุที่ขั้วบวกเร่งลดลงลง

วัสดุแคโทดสำหรับลิเธียมเซลล์สืบพันธุ์คือหลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่วิธีการในการวิเคราะห์และตรวจสอบกลายเป็นที่สำคัญหลี่เป็นองค์ประกอบแสง EDS เครื่องมือธรรมดาไม่สามารถวิเคราะห์การกระจายตัวขององค์ประกอบหลี่เพื่อที่จะแก้ปัญหานี้คนกลุ่มแรกที่ลองใช้นิวตรอน โหมดการตรวจสอบ Li diffracted กระจายภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขนาดเล็กปริมาณนิวตรอนและไม่มีประจุและทำให้มีกำลังการเจาะที่แข็งแกร่งสามารถผ่านเปลือกนอกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและหลี่และองค์ประกอบแสงเช่นเอช ซึ่งอยู่ใกล้กับมวลนิวตรอนและดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะมีปฏิสัมพันธ์กับนิวตรอนนิวตรอนเลนส์และดังนั้นจึงแบตเตอรี่และวิธีการแก้ปัญหาไฟฟ้าของรายละเอียดการจัดจำหน่ายลี่มีความสำคัญมากการจัดเก็บพลังงานเคมี Helmholtz เยอรมันสถาบัน (คน Hiu) และสถาบันเทคโนโลยีคาร์ลส์ การวิเคราะห์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเมื่อในตอนท้ายของการกระจายชีวิตของหลี่ในการตกแต่งภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ ( "หลี่แบตเตอรี่ผลต่อแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนภายในกระจายริ้วรอย") โดยใช้ MJ Mühlbauer et al, การศึกษานิวตรอนเลนส์แสดงให้เห็นว่าชีวิตของ สิ้นสุดเพียงภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้งานหลี่จะลดลงที่สำคัญกว่าการทำงานของหลี่ที่เหลืออยู่ในการตกแต่งภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่อยู่ในขณะนี้ก็ปรากฏตัวขึ้น maldistribution เช่น

อย่างไรก็ตามเลนส์ความละเอียดนิวตรอนต่ำเพียงในระดับของแบตเตอรี่ Li สม่ำเสมอของการกระจายมีการวิเคราะห์วัสดุขั้วบวกที่เกิดจากการสะสมของความเครียดให้กับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเดียวภายในสม่ำเสมอกระจายอนุภาค. สำหรับการวิเคราะห์ของอนุภาคของแต่ละบุคคล Li ภายในปัญหาของการกระจายไม่สม่ำเสมอ, Shuyu ฝาง et al, มหาวิทยาลัยวิสคอนซินรามันสเปกโทรสโกเป็นที่รู้จักในการสั่งซื้อเพื่อให้บรรลุในแหล่งกำเนิดการสังเกตการกระจาย NCM ของวัสดุในกระบวนการของหลี่ในลิเธียมโครงสร้างปุ่มเซลล์พิเศษ Shuyu ฝางได้จัดทำ ตัวเลขดังต่อไปนี้วัสดุ NMC532 กราฟรามันคลื่นความถี่ที่แตกต่างกันของแรงดันไฟฟ้าชาร์จที่สามารถมองเห็นได้จากตัวเลขจะเพิ่มขึ้นเป็นวัสดุที่มีศักยภาพ NMC (ลิเธียมเดอเพิ่มมากขึ้น) ลดความเข้มของจุดสูงสุด A1g ใกล้ 595 / ซม. กับอีกครั้งลิเธียมขั้วบวกเข้มของยอด A1g และกลับมาเกิดขึ้นอีกครั้งเพื่อให้เราสามารถใช้จุดสูงสุดประมาณกระจายความเข้มข้น A1g Li ภายในของวัสดุที่ขั้วบวก

วิเคราะห์ Shuyu ฝางและการคำนวณพบว่ามีปรากฏการณ์ของความไม่สมดุลภายในอนุภาค NMC เดียวเช่นอนุภาคของมะเดื่อ. 1 ใน # ที่ 3.88V, A1g ตำแหน่งสูงสุดของอนุภาคในพื้นที่ส่วนใหญ่ของขั้วลบ 540 / ซม. และ แต่ในพื้นที่ที่ด้านบนของ 590 เซนติเมตร / ลบแสดงให้เห็นว่าพื้นที่บางส่วนล่าช้าลิเธียมเสพปฏิกิริยา. การเปรียบเทียบของอนุภาคที่แตกต่างกันพบว่ามีความไม่สม่ำเสมอขนาดใหญ่ระหว่าง # 1 และ # 3 อนุภาคอนุภาคตัวอย่างถึง 3.84V # 3 เมื่ออนุภาค # 1 ได้ถึง 4.01V ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างสองอนุภาคถึง 0.2V แสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ภายในระหว่างขั้วบวกของอนุภาคลิเธียมไอออนอนุภาคปัจจุบันภายในอนุภาคที่มีลิเธียมไม่ได้มีขนาดใหญ่ระหว่างโซน เครื่องแบบปรากฏการณ์ลิเธียมส่วนที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างอนุภาคสามารถทำให้เกิดอนุภาคโก่งราคาอนุภาคลิเธียมไม่สม่ำเสมอภายในสะสมอนุภาคสามารถนำไปสู่ความเครียดภายในที่มีผลในการแตกร้าวของอนุภาคซึ่งมีเสถียรภาพวงจรในระยะยาวของวัสดุที่ขั้วบวก ส่งผลกระทบเชิงลบ

ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีที่ผู้คนสามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์ความหมายของวัสดุแคโทดสำหรับทรัพยากรลิเธียมในการจัดจำหน่ายมากขึ้นเช่น Susumu Imashuku มหาวิทยาลัย Tohoku ญี่ปุ่น (เขียนครั้งแรกผู้เขียนที่สอดคล้องกัน) ที่ใช้สเปคโทรเลเซอร์โดยใช้เลเซอร์เหนี่ยวนำให้เกิดความร้าวฉาน (LIBS) เทคนิคอิเล็กโทร LiCoO2 Li กระจายทั่วหลักการทำงานของ LIBS เป็นตัวอย่างเลเซอร์ระเหยชีพจรจะทดสอบอะตอมระเหยจะตื่นเต้นและเผยแพร่โฟตอนปล่อยออกมาจากการตรวจสอบของอะตอมเหล่านี้ สเปกโทรสโกสามารถวิเคราะห์องค์ประกอบธาตุและเนื้อหาของกลุ่มตัวอย่าง. ปกติถ้า LIBS ตรวจพบในบรรยากาศอากาศตั้งแต่สเปกตรัมปล่อยก๊าซเรือนกระจกของอะตอมลี่อาจเกิดขึ้นที่แข็งแกร่งการดูดซึมตัวเองจึงทำให้ความเข้มข้นของความเข้มของคลื่นความถี่ที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกของอะตอมลี่กับอะตอมหลี่ ไม่ได้เป็นสัดส่วนเพื่อให้การวิเคราะห์ lIBS ก่อนที่จะใช้การวิเคราะห์เชิงคุณภาพโดยทั่วไปนั้นแก้ปัญหานี้คือการ libs ดำเนินการในบรรยากาศอาร์กอนสำหรับการทดสอบแรงดันต่ำอุณหภูมิอาร์กอนพลาสมาสามารถปรับปรุงรุ่นเลเซอร์ชีพจร จึงช่วยเพิ่มจำนวนของอะตอมหลี่ในสภาพคล่องจึงเพิ่มความเข้มของคลื่นความถี่ที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกของอะตอมหลี่

ระบบการทดสอบ Susumu Imashuku ที่ใช้ในการทดสอบที่แสดงด้านล่างแหล่งเลเซอร์เป็น Nd: YAG, เลเซอร์ความยาวคลื่นของ 532nm เวลาชีพจร 16-18ns พลังงานชีพจรเดียวของ 20 mJ ระบบประกอบไปด้วยสองชุดของการวิเคราะห์สเปกตรัมแสงขัดแย้ง ชุดสามารถรวบรวมความหลากหลายของความยาวคลื่น (200-895nm) ที่ใช้ในการเก็บรวบรวมสเปกตรัมการปล่อยลี่อีกชุดหนึ่งมีความไวต่อสั้น ๆ (13.3 nM) ถูกนำมาใช้ในการเก็บรวบรวมสัญญาณความยาวคลื่นสั้น

Susumu Imashuku แรกที่ทดสอบแบตเตอรี่ Li / Co อัตราส่วนของ 0, 0.01, 0.10, 0.30, 0.51, 0.62, 0.80 และตัวอย่างคลื่นความถี่มาตรฐาน 0.99 เป็นพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์ตามมา. รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงการวิเคราะห์เชิงปริมาณของ LCO LIBS ใช้ขั้วบวกได้ หลี่ / รายละเอียดอัตราส่วน Co (รูปหลังจาก 30 รอบ A, B ในรูป. หลังจาก 50 รอบ) สามารถเห็นได้จากรูปที่หลังจาก 30 รอบของการกระจายลี่ค่อนข้างสม่ำเสมอ แต่หลังจาก 50 รอบ LCO ตำแหน่งกลางของขั้วไฟฟ้าในเชิงบวกคือความเข้มข้นต่ำลี่และขอบสูงกว่าความเข้มข้น Li, หรือแม้กระทั่งลี่ / กรณีอัตราส่วน Co (จุดสีแดง) คือมากกว่า 1 โดยการวิเคราะห์ EDS พบว่าอยู่ในตำแหน่งของขอบบางขอบบวก F ตำแหน่งใน LCO และความเข้มข้นที่สูงขึ้นของธาตุ P (F และ P เป็นผลิตภัณฑ์อิเล็กโทรไลสลายตัวธรรมดา) องค์ประกอบร่วมความเข้มข้นต่ำกว่าตำแหน่งกึ่งกลางของขอบนี้เป็นเพราะผู้เขียนเชื่อว่า LCO ตำแหน่งขอบบวกมากกว่าค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นในบาง Co องค์ประกอบ การสลายตัวเกิดขึ้นส่งผลให้อัตราส่วนของ Li / Co อยู่ในตำแหน่งที่สูงกว่า 1

ในทางปฏิบัติลี่แทรกและการสกัดของวัสดุแคโทดไม่สม่ำเสมอเป็นปรากฏการณ์สากลทั้งในอนุภาคหรือระหว่างอนุภาคแม้จะอยู่ในขั้วไฟฟ้าภายในปรากฏการณ์นี้ไม่สม่ำเสมอภายในแพร่หลายของอนุภาค ลิเธียมความเครียดภายในไม่สม่ำเสมอสามารถนำไปสู่การสะสมของอนุภาคที่เกิดในรอยแตกระหว่างอนุภาคและแทรก Li และการสกัดที่ไม่สม่ำเสมอภายในขั้วไฟฟ้าอาจทำให้เกิดปัญหาเช่นสารที่ค่าใช้จ่ายที่ใช้งานบางส่วนที่เกิดขึ้นซึ่งสามารถนำไปสู่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน กำลังการผลิตแบบย้อนกลับยังคงลดลงดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจหาความไม่สม่ำเสมอของ Li ระหว่างขั้วไฟฟ้ากับวัสดุที่ใช้งานโดยใช้วิธีการที่สอดคล้องกันและใช้มาตรการในการปรับปรุงความไม่สม่ำเสมอ