Li + difusão do material activo é um importante processo de reacção, mas também limitar elemento lítio bateria de iões de reacção química interna, de modo Li + coeficiente de difusão é um parâmetro importante do material activo da bateria de iões de lítio, o coeficiente de difusão da bateria capacidade de iões de taxa de lítio tem uma importante 4. O significado da titulação intermitente de corrente constante (GITT) é um método importante para determinar o coeficiente de difusão.
método GITT assume que o processo de difusão ocorre principalmente na camada de superfície, um material de fase sólida GITT tem dois componentes principais, em que a primeira parte é uma pequena descarga de impulso de corrente constante, a fim de satisfazer o processo de difusão ocorre apenas na camada superficial é assumido, constante, a corrente de descarga do pulso O tempo t é menor, precisa atender t< 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.
A figura seguinte mostra uma medio processo típico GITT coeficiente de difusão, a bateria utilizada é uma célula do botão 1.2mAh, o material do cátodo NCM, primeiro a carregar a bateria a 100% SoC antes do teste, e depois seguir o 15min descarga 0.1C, em seguida, deixada em repouso 30min, cada descarga equivalente a cerca de 2,5% do SoC, portanto, um total de 40 ciclos pode ser realizado, uma vez que a influência da mudança de voltagem na bateria de Li metal de eléctrodo negativo é muito pequeno, a variação de tensão durante o teste NCM principalmente a partir do material, isto é, O coeficiente de difusão obtido por este método reflete principalmente o coeficiente de difusão do material do eletrodo positivo NCM.
Depois de completados os testes é necessário utilizar os dados obtidos pelo coeficiente de difusão acima é calculada materiais NCM, dos quais são principalmente preocupado com quatro dados de tensão, antes de uma tensão de descarga de impulsos V0; é uma corrente de descarga V1 de tensão transitória constante, V0 a reacção principal é a diferença entre V1 afectar a resistência óhmica dentro da bateria e as alterações de impedância de transferência de carga em tensão; é uma voltagem V2 constante no final da descarga, principalmente devido à difusão Li + para o interior do material devido a NCM variação de tensão; estando em uma tensão V3 mais tarde, que principalmente re-Li + difusão do material activo, o material activo alcança eventualmente mudança de tensão no estado estacionário resultante a partir dos dados obtidos acima, e a segunda lei de Fick nós. utilizando a fórmula apresentada abaixo pode ser calculado em Li + coeficiente de difusão da bateria de iões de lítio.
Onde nM é o número de moles, o VM é o volume molar, S é a área interfacial, t é a duração do impulso de descarga, se assumirmos que as partículas são peletes rígidas NCM Rs raio podem ser convertidos na fórmula 2. No entanto, a partir da fórmula observou-se que a fórmula pode ser de alguns problemas, por exemplo, um material que tem um patamar de tensão muito plana por exemplo LTO, LFP e grafite materiais, desde que na gama de tensão Vs mudança internet é muito pequena, próxima de zero, levando assim a um valor final de DS é igualmente perto de zero, o que não é, obviamente, precisa. para resolver este problema, Shen Pennsylvania State University Zheng (primeiro autor) e Chao-Yang Wang (autor correspondente) para otimizar os resultados dos testes GITT pelo método dos mínimos quadrados, aumentando assim a precisão de teste GITT.
A imagem mostra o modelo de célula botão meia, um material esférico NCM muito positivo, o eléctrodo negativo é um metal Li, mostrado na seguinte fórmula no modelo de impedância da meia-célula, os parâmetros da fórmula o significado indicado na tabela a seguir
A figura seguinte mostra os dados de teste do primeiro inicio de imagem aqui demonstrado, o material sólido do coeficiente de difusão de iões de lítio utilizando o método dos mínimos quadrados com um método comum de teste método LS-GITT GITT obtido (painel inferior um) e o erro (FIG inferior b), pelo qual o material em partículas Rs NCM raio = 5.3um, a partir da figura pode ser visto a dois métodos de análise são obtidos substancialmente Ds entre 10-10-10-11cm2 / s (SoC> 10%), isto é, basicamente, consistente com a literatura, que pode ser visto através dos LS-GITT dados de flutuação (pontos de dados a cheio) obtidos pelo método a ser mais pequena, ver LS-GITT método (dados sólidos a partir da análise de erro na Figura b ponto) é significativamente menor do que o erro do método ordinário GITT (pontos de dados abertos), em mais precisão gama SoC (60% -100%) de melhor do que LS-GITT GITT uma ordem de grandeza, o método convencional do SOC é GITT O intervalo de 20 a 60% é mais preciso, uma vez que excede esse intervalo, a precisão é significativamente reduzida e o método LS-GITT otimizado tem uma precisão muito alta na faixa de 15% a 100%.
A razão pela qual a precisão é menor do que LS-GITT GITT principalmente porque o método GITT que é um material de superfície activa ignorar principalmente capacidade de difusão no interior das partículas de material activo, como um exemplo, material de NCM, L2 / D é, aproximadamente, 5000s, o impulso de descarga tempo é 900s, embora menor do que os 5000s, mas muito menor do que as condições não é satisfeita, de modo que em valores de variação de tensão de facto obtida incluem não apenas o valor da difusão de superfície, que compreende ainda reflectir a variação devido à tensão variação SoC, resultando assim no método tradicional GITT obtido maior constante de difusão. teoricamente, podemos melhorar a precisão do método, reduzindo GITT tempo de descarga de impulsos é muito lamentável, mas torna-se menor à medida que o tempo de pulso, Vs será alterações menores, por sua vez, resultam em reduzida precisão de medição , o aumento do ruído também fará com que o erro resultante da difusão constante D aumente.
Para alguns dos problemas e deficiências da lei tradicional GITT, ZhengShen pela introdução do método dos mínimos quadrados para superar o problema da insuficiente precisão lei SoC GITT dentro de determinado intervalo, melhorou significativamente a titulação lote atual constante dentro da gama de mais SoC precisão de cálculo de grande significado para a determinação do material activo coeficiente de difusão Li + (parceiros menores de interesse pode ser encontrada na descrição para o conteúdo relacionado).
