활성 물질의 li +의 확산은 중요 한 반응 과정 이지만, 리튬 이온 배터리 제한 링크 내에서 내부 화학 반응은 또한 li + 확산 계수가 리튬 이온 전지 활성 물질을 중요 한 매개 변수로 하므로, li-이온 배터리의 확산 계수가 중요 한 의미를 가지 며, 정 전류 간헐 적정 방법 (gitt)
확산 계수의 결정을 위한 중요 한 방법 이다.< 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.
gitt 방법은 고체 물질의 표면 층 내에서 확산 공정이 주로 발생 된다고 가정 하 고, gitt 방법은 두 부분으로 구성 되 고,이는 제 1 부분이 작은 전류 정 전류 펄스 방전으로 분할 되는 것을 가정 하 고, 표면 층 에서만 확산 공정이 발생 한다는 가정을 충족 시키기 위해, 정 전류 펄스 방전 시간 t가 짧고, 충족 시킬 필요가 있다 t 다음 그림은 전형적인 gitt 공정에서의 확산 계수의 측정, 배터리의 사용은 1.2 mah 버클 배터리, ncm에 대 한 양성 재료, 100% soc로 첫 번째 충전을 하기 전에 배터리를 테스트 한 후, 0.1 c 방전 15 분, 그리고 다음 30 분에 해당 하는 각각의 배출 2.5%
Soc는 총 40 주기가 될 수 있으므로, 금속 Li 음극에의 한 배터리 전압 변화가 매우 작기 때문에, 테스트 과정 중에 전압 변화가 주로 ncm 소재, 즉, 방법에 의해 얻어진 확산 계수는 양극 재, 확산 계수 ncm에 주로 반응 하 게 된다. 테스트를 완료 한 후 우리는 주로 4 전압 데이터에 대 한 관심 ncm 재료의 확산 계수를 계산 하기 위해 위에서 얻은 데이터를 사용 해야 하 고, 하나는 펄스 방전 전에 전압 V0 이다; 하나는 순간적인 전압 V1이 고, V0와 V1의 차이는 주로 전압 변화에 대 한 저항 임피던스 및 전 하 전달 임피던스의 영향을 반영 합니다. 하나는 정 전류 방전의 단 부에 전압 V2, 주로 ncm 재료로의 Li +의 확산에의 한 전압 변화로 인 한 것 이며; 하나는 정적 단계의 단 부에 전압 V3이 고,이는 주로 활성 물질의 Li +의 재 확산 이며,이는 최종적으로 정상 상태로 인 한 활성 물질의 전압 변화를 달성 한다.
위에서 얻은 데이터에 기초 하 여, fick의 두번째 법칙, 우리는 아래의 공식을 이용 하 여 리튬이온 배터리의 Li +의 확산 계수를 계산할 수 있다. 상술 한 NM의 수는 몰수 이며, VM은 몰 부피이 고, S는 인터페이스 영역이 고, T는 방전 펄스의 지속 시간이 고, ncm 입자가 단단한 볼 이라고 가정 하면, Rs의 반경은 다음의 화학식 2로 변환 될 수 있다. 그러나, 우리는 또한 일부의 문제를 주목 할 수 있다, 이와 같은 매우 플랫 전압 플랫폼과 재료와 같은 LTO, lfp 및 흑연,이는 대 한 변화 때문에 전압 플랫폼 범위에서 매우 작은 0에 가까운, 그래서 최종 DS 값은 명백 하 게 정확 하 게 0에 가까운.
이 문제를 해결 하기 위해, 정 선 (첫 번째 저자)와 펜실베니아 주립 대학의 차오 양 왕, gitt의 테스트의 정확도를 크게 향상 된 최소 제곱 방법으로 gitt 시험 결과를 최적화.
다음 그림은 절반 셀의 버클 모델을 나타낸 것으로, 매우 둥근 ncm 재료, 음극 금속 Li, 반쪽 셀에서 임피던스 모델은 다음과 같은 형태로 표시 되 고, 수식에 있는 파라미터의 의미는 다음 표와 같습니다. 다음 그림은 상기 리튬 이온 물질의 고체 확산도를 테스트 하기 위해 최소 제곱 방법 및 일반적인 gitt 방법을 사용 하 여, 상기 제 1 화상에 도시 된 테스트 데이터를 나타낸다 (Ls-gitt a) 및 오류 (아래 그림 B), 여기서 ncm 재료의 반경은 rs = 5.3 um, 다음의 도면 으로부터, DS는 기본적으로 10-10-10-11cm2/s (soc ﹥ 10%)를 얻기 위해 두 가지 분석 방법으로 볼 수 있는데,이는 기본적으로 문헌 보고서와 일치 하지만, Ls-gitt의 사용을 볼 수 있다 (고체 데이터 포인트) 방법은 작은 데이터 변동을 얻는 방법, 아래 그림 B의 오류 분석에서 Ls-gitt 메소드 (솔리드 데이터 포인트)의 오류가 대부분의 SOC 범위 (60%-100%) 내에 있는 정상 gitt 방법 (중공 데이터 포인트) 보다 현저히 적음을 알 수 있습니다.
ls-gitt의 정확도는 계급의 gitt 보다 더 높다, 전통적인 gitt 방법은 SOC 20-60% 범위에서 더 정확 하며, 범위를 초과 하면 정확도가 현저히 감소 하 고, 15%-100%의 범위에서 최적화 된 Ls-gitt 방법이 매우 높다. 이유는 gitt의 정밀도가 Ls-gitt 보다 낮고, 주로 gitt 법은 활성 물질 입자의 계면 확산과 내부 용량을 소홀히 하는 것 이기 때문에, 예를 들어 ncm 물질을 예로 들면, l2/d는 약 5000s이 고, 방전 펄스 시간은 900s이 하이 고, 5000s 미만 이지만, 그러나 실제의 전압 변화는 표면 확산의 수치 뿐만 아니라, SOC 변화에 의해 발생 하는 전압의 변화를 반영 하는 것이 아니라, 기존의 gitt 방식에 의해 얻어진 확산 상수를 사용 하는 것이 너무 크기 때문에 조건 보다 훨씬 적게 만족 하지 않는다.
이론적으로 우리는 펄스 방전 시간을 감소 시 킴으로써 gitt의 정확도를 향상 시킬 수 있지만, 펄스 시간이 작아 지 며, 대의 변화가 작을 것 이며, 측정 정밀도가 감소 되 고, 노이즈가 증가 하 고, 결과적인 확산 상수 D 오류가 증가 하 게 된다. 전통적인 gitt 방법의 몇몇 문제점과 결점의 관점에서, 정 선은 가장 작은 제곱을 도입 하 여 특정 soc 범위에서 gitt 방법의 불충분 한 정확도의 문제를 극복 하 고, 대부분의 soc 범위에서 일정 한 전류 간헐적 적정의 계산 정확도를 크게 향상 시키며, Li +
