Li & spplus; -Diffusion in dem aktiven Material ist ein wichtiger Reaktionsprozess, aber auch Element Lithium-Ionen-Batterie interner chemische Reaktion zu begrenzen, so Li + Diffusionskoeffizient ein wichtiger Parameter ist des Lithium-Ionen-Batterie aus aktiven Material, der Diffusionskoeffizient der Lithium-Ratenfähigkeit Ionen-Batterie hat eine wichtige Bedeutung hat, ist galvanostatischen intermittierenden Titrationsverfahren (die GITT) des Diffusionskoeffizienten eine wichtige Methode für die Messung.
GITT Verfahren gehen davon aus, dass der Diffusionsprozess hauptsächlich in der Oberflächenschicht auftritt, wird ein Festphasenmaterial GITT zwei Hauptkomponenten aufweist, wobei der erste Abschnitt ist eine kleine Konstantstrom-Impulsentladung, um den Diffusionsvorgang zu befriedigen tritt nur an der Oberflächenschicht ausgegangen wird, Konstantstrom-Impulsentladung kürzer als die Zeit t, müssen t gerecht zu werden< 2/D , 其中L 为材料的特征长度 , D 为材料的扩散系数; 第二部分为长时间的静置, 以让Li + 在活性物质内部充分扩散达到平衡状态.
Die folgende Abbildung zeigt eine typische Prozessmessung GITT Diffusionskoeffizient, verwendet die Batterie eine Zelle Taste 1.2mAh, die NCM Kathodenmaterial, zuerst die Batterie auf 100% SoC vor dem Test des Ladevorgangs und dann die 0,1C Entladungs 15min folgen, dann stehengelassen 30min, jede Entladungs äquivalent zu etwa 2,5% des SoC, also insgesamt 40 Zyklen durchgeführt werden kann, da der Einfluss der Spannungsänderung in der Batterie Li Metall der negativen Elektrode sehr klein ist, die Spannungsänderung während des Tests NCM im Wesentlichen aus dem Material, d.h. Diffusionskoeffizient durch dieses Verfahren erhalten ist hauptsächlich ein Reaktionsmaterial Diffusivität NCM positive Elektrode.
Nach Abschluss der Tests müssen wir die Daten, die durch die obigen Diffusionskoeffizienten verwenden, erhalten wird NCM Materialien berechnet, von denen uns mit vier Spannungsdaten in erster Linie betroffen sind, bevor eine Pulsentladungsspannung V0; ist eine Konstante transiente Spannung V1 Stromentladung, V0 die Hauptreaktion ist eine Differenz zwischen V1 ohmschen Widerstand innerhalb der Batterie und die Ladungstransferimpedanz Spannungsänderungen beeinflusst; ist eine konstante Spannung V2 am Ende der Entladung im Wesentlichen auf die Li + Diffusion in das Innere des Materials aufgrund von NCM Spannungsänderung; in einer späteren Spannung V3 stehen, die hauptsächlich wieder Li + -Diffusion in dem aktiven Material, das aktive Material erreicht schließlich stetige Änderung Durchlaßspannung von den oben und das zweiten Gesetz von Fick uns erhaltenen Daten führt. unter Verwendung der unten gezeigte Formel kann in Li + Diffusionskoeffizient der Lithium-Ionen-Batterie berechnet werden.
Wo nM die Zahl der Mole ist, die VM das Molvolumen, S die Grenzfläche ist, T die Entladungsimpulsdauer, wenn man davon ausgeht, dass die Partikel sind starr Pellets NCM Radius Rs in der Formel umgewandelt werden kann, 2. Jedoch von der Formel wir festgestellt, dass die Formel einige Probleme sein kann, beispielsweise ein Material mit einem sehr flachen Spannungsplateau zum Beispiel LTO, LFP und Graphitmaterialien, da im Spannungsbereich Vs Internet Wechsel mit sehr klein ist, nahe bei Null, so dass auf einen Endwert von Ds führt, ist auch nahe bei Null, was offensichtlich nicht korrekt ist. um dieses Problem zu lösen, Zheng Shen Pennsylvania State University (Erstautorin) und Chao-Yang Wang (korrespondierender Autor) optimieren für GITT Testergebnisse durch die Methode der kleinsten Quadrate, somit erheblich die Genauigkeit des GITT Tests zu verbessern.
Das Bild zeigt das Schaltfläche Halbzellenmodell, ein sehr positives sphärisches NCM Material, wobei die negative Elektrode ein Metall Li, gezeigt in der folgenden Formel in dem Halbzellenimpedanzmodell ist, wird die Parameter in der Formel die Bedeutung in der folgenden Tabelle
Die folgende Abbildung zeigt die Testdaten des ersten Bildstarts zeigt hierin gezeigt, das feste Material von den Lithium-Ionen-Diffusionskoeffizienten der Methode der kleinsten Quadrate mit einer gewöhnlichen Verfahren LS-GITT Testmethode unter Verwendung von GITT erhalten (untere Tafel a) und der Fehler (Fig unterer b) aufweist, wodurch teilchenförmiges Material NCM Radius Rs = 5.3um, aus der Figur kann eine zwei Analyseverfahren im wesentlichen erhalten werden, gesehen werden Ds zwischen 10-10-10-11cm2 / s (SoC> 10%), diese grundsätzlich im Einklang mit der Literatur ist, kann es durch das Verfahren sieht die Verwendung von LS-GITT Fluktuationsdaten (durchgezogene Datenpunkte) erhalten werden, um mehr kleiner, siehe LS-GITT Verfahren (feste Daten aus der Fehleranalyse in Abbildung b Punkt) ist deutlich geringer als die Fehler GITT gewöhnlichen Verfahren (offene Datenpunkte), in den meist SOC-Bereich (60% -100%) Genauigkeit von besser als LS-GITT GITT eine Größenordnung, die konventionelle Methode des SoC ist GITT im Bereich von 20-60% genauer, einmal außerhalb des Bereichs Genauigkeit verringert wird, aber nach dem LS-GITT Verfahren im Bereich von 15% bis 100% Genauigkeit sehr hoch ist optimiert sind.
Der Grund, warum die Genauigkeit kleiner ist als LS-GITT GITT vor allem, weil GITT Methode, die ein oberflächenaktives Material ist hauptsächlich Diffusionskapazität innerhalb der Aktivmaterialteilchen ignorieren, als ein Beispiel, das wir Material NCM, L2 / D etwa 5000S ist, der Entladepuls Es ist 900s, wenn auch kleiner als die 5000s, aber viel kleiner als die Bedingungen nicht erfüllt ist, so in der Tat erhielt Spannungsvariationswerte beinhaltet nicht nur den Wert der Oberflächendiffusion, umfassend weitere Variation aufgrund von Spannungsvariation SoC reflektieren und so in dem traditionellen Verfahren resultierenden GITT größere Diffusionskonstante erhalten wird. theoretisch wir die Genauigkeit des Verfahrens durch Reduzierung GITT Puls Entladezeit sehr bedauerlich verbessern kann, ist, sondern wird als die Impulszeit kleiner ist, wird Vs kleinere Veränderungen, die wiederum zu einer verringerten Messgenauigkeit führt Rauschen zunimmt, auch die sich ergebende Diffusionskonstante D Fehler zunimmt verursachen.
Für einige der Probleme und Mängel des traditionellen GITT Gesetz, durch die Einführung der Methode der kleinsten Quadrate ZhengShen das Problem der unzureichenden GITT Gesetz SoC Genauigkeit innerhalb bestimmter Bereich zu überwinden, verbessert erheblich die Konstantstrom Batch-Titration im Bereich der meisten SoC Rechengenauigkeit von großer Bedeutung für die Bestimmung des aktiven Materials Li + Diffusionskoeffizienten (kleinere Partner von Interesse kann in der Beschreibung für verwandte Inhalte zu finden).
