Li + การแพร่กระจายในวัสดุที่ใช้งานเป็นกระบวนการปฏิกิริยาที่สำคัญ แต่ยัง จำกัด องค์ประกอบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนปฏิกิริยาทางเคมีภายในเพื่อ Li + ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่เป็นตัวแปรที่สำคัญของลิเธียมไอออนวัสดุที่ใช้งานแบตเตอรี่ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของแบตเตอรี่ความสามารถไอออนลิเธียมอัตรามีความสำคัญ ความหมาย galvanostatic วิธีไตเตรทเนื่อง (คน GITT) เป็นวิธีการที่สำคัญสำหรับการวัดค่าสัมประสิทธิ์การแพร่
วิธี GITT อนุมานว่ากระบวนการการแพร่กระจายเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในชั้นผิววัสดุของแข็ง GITT มีสององค์ประกอบหลักนั้นส่วนแรกมีขนาดเล็กคงปล่อยชีพจรปัจจุบันเพื่อตอบสนองกระบวนการแพร่กระจายเกิดขึ้นเฉพาะในชั้นผิวจะสันนิษฐานปล่อยชีพจรคงหมุนเวียน สั้นกว่าเวลา t ที่จำเป็นต้องตอบสนอง< 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.
รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงการวัดกระบวนการทั่วไป GITT ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่แบตเตอรี่ที่ใช้เป็นปุ่มเซลล์ 1.2mAh วัสดุแคโทด NCM แรกชาร์จแบตเตอรี่ถึง 100% SoC ก่อนการทดสอบและจากนั้นทำตาม 15min 0.1C จำหน่ายที่ได้รับอนุญาตแล้วจะยืน 30min แต่ละเทียบเท่าปล่อยไปประมาณ 2.5% ของ SoC จึงทั้งหมด 40 รอบสามารถดำเนินการได้เนื่องจากอิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าในแบตเตอรี่ Li โลหะขั้วลบมีขนาดเล็กมากการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในระหว่างการทดสอบ NCM ส่วนใหญ่มาจากวัสดุเช่น ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ได้รับโดยวิธีการนี้เป็นส่วนใหญ่เป็นวัสดุปฏิกิริยาแพร่ NCM ขั้วบวก
หลังจากเสร็จสิ้นการทดสอบที่เราจำเป็นต้องใช้ข้อมูลที่ได้รับจากค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ข้างต้นจะถูกคำนวณวัสดุ NCM ซึ่งเราเป็นส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับสี่ข้อมูลแรงดันไฟฟ้าก่อนชีพจรปล่อยแรงดัน V0; เป็นคงที่ในปัจจุบันการปล่อยแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว V1, V0 ปฏิกิริยาที่สำคัญคือความแตกต่างระหว่าง V1 ส่งผลกระทบต่อความต้านทานโอห์มมิกภายในแบตเตอรี่และการเปลี่ยนแปลงค่าโอนความต้านทานแรงดันไฟฟ้า; เป็น V2 แรงดันคงที่ในตอนท้ายของการปล่อยส่วนใหญ่เนื่องจากการแพร่ Li + เข้าไปภายในของวัสดุที่เกิดจากการ NCM การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า; ยืนอยู่ใน V3 แรงดันไฟฟ้าในภายหลังซึ่งส่วนใหญ่ re-Li + การแพร่กระจายในวัสดุที่ใช้งานวัสดุที่ใช้งานอย่างต่อเนื่องที่สุดก็มาถึงการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของรัฐที่เกิดจากข้อมูลที่ได้กล่าวข้างต้นและกฎข้อที่สองของ Fick เรา สัมประสิทธิ์การแพร่ของ Li + ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรที่แสดงด้านล่าง
ที่ไหนนาโนเมตรเป็นจำนวนโมลที่ VM เป็นปริมาณกราม, S เป็นพื้นที่ interfacial ทีเป็นระยะเวลาปล่อยชีพจรถ้าเราคิดว่าอนุภาคที่มีเม็ดแข็ง NCM รัศมีอาร์เอสอาจจะถูกแปลงเป็นสูตร 2. อย่างไรก็ตามจากสูตร เราตั้งข้อสังเกตว่าสูตรอาจมีปัญหาบางอย่างเช่นเป็นวัสดุที่มีที่ราบสูงแรงดันแบนมากเช่น LTO, LFP และกราไฟท์วัสดุตั้งแต่ในช่วงแรงดันไฟฟ้า Vs เปลี่ยนแปลงอินเทอร์เน็ตมีขนาดเล็กมากใกล้เคียงกับศูนย์จึงนำไปสู่ค่าสุดท้ายของ Ds นี้ยังมี การแก้ไขปัญหานี้ Zheng Shen (ผู้เขียนรายแรก) และ Chao-Yang Wang (ผู้เขียนที่เกี่ยวข้อง) ของ Pennsylvania State University เพิ่มประสิทธิภาพผลการทดสอบ GITT ด้วยวิธีกำลังสองน้อยที่สุด วิธีนี้ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการทดสอบ GITT
ภาพแสดงรูปแบบปุ่มเซลล์ครึ่งบวกมากวัสดุ NCM ทรงกลมขั้วลบเป็นโลหะลี่แสดงในสูตรต่อไปนี้ในรูปแบบความต้านทานครึ่งเซลล์พารามิเตอร์ในสูตรความหมายที่แสดงในตารางต่อไปนี้
รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงข้อมูลการทดสอบของการเริ่มต้นที่ภาพแรกแสดงให้เห็นถึงที่นี้วัสดุที่เป็นของแข็งของค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ลิเธียมไอออนที่ใช้น้อยวิธีสี่เหลี่ยมที่มีวิธีการทดสอบวิธี LS-GITT สามัญ GITT ได้ (แผงล่าง) และข้อผิดพลาด (รูปล่าง ข) โดยวัสดุอนุภาคอาร์เอส NCM รัศมี = 5.3um จากมะเดื่อสามารถมองเห็นได้ทั้งสองวิธีการวิเคราะห์จะได้รับอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง Ds 10-10-10-11cm2 / s (SoC> 10%) นี้เป็นพื้นสอดคล้องกับวรรณกรรมมันสามารถมองเห็นได้โดยใช้ LS-GITT ข้อมูลความผันผวน (จุดข้อมูลแข็ง) ได้รับโดยวิธีการที่จะมีขนาดเล็กเพิ่มเติมโปรดดูที่ LS-GITT วิธี (ข้อมูลที่เป็นของแข็งจากการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดในรูปที่ข จุด) อย่างมีนัยสำคัญน้อยกว่าข้อผิดพลาดวิธีสามัญ GITT (เปิดจุดข้อมูล) ในความถูกต้องมากที่สุดช่วง SoC (60% -100%) ของดีกว่า LS-GITT GITT ลำดับความสำคัญที่วิธีการทั่วไปของ SoC เป็น GITT ในช่วง 20-60% ถูกต้องมากขึ้นเมื่ออยู่นอกช่วงความถูกต้องจะลดลง แต่หลังจาก LS-GITT ที่ดีที่สุดวิธีการอยู่ในช่วง 15% ถึง 100% ความแม่นยำที่สูงมาก
เหตุผลที่ถูกต้องน้อยกว่า LS-GITT GITT ส่วนใหญ่เป็นเพราะวิธีการ GITT ว่าเป็นวัสดุที่ใช้งานพื้นผิวส่วนใหญ่ไม่สนใจความจุแพร่ภายในอนุภาควัสดุที่ใช้งานอยู่เป็นตัวอย่างที่เรา NCM วัสดุที่ L2 / D จะอยู่ที่ประมาณ 5000s ชีพจรปล่อย เวลา 900s แม้จะมีขนาดเล็กกว่า 5000s แต่ขนาดเล็กกว่าเงื่อนไขที่ไม่พอใจดังนั้นในความเป็นจริงที่ได้รับค่าการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้ารวมถึงไม่เพียง แต่ค่าของการแพร่กระจายพื้นผิวเพิ่มเติมประกอบด้วยสะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงอันเนื่องมาจากแรงดันไฟฟ้ารูปแบบ SoC จึงทำให้เกิดวิธีการแบบดั้งเดิม GITT ได้รับการแพร่กระจายอย่างต่อเนื่องขนาดใหญ่. ในทางทฤษฎีเราสามารถปรับปรุงความถูกต้องของวิธีการโดยการลดเวลา GITT ชีพจรปล่อยเป็นโชคร้ายมาก แต่จะมีขนาดเล็กเมื่อเวลาชีพจร Vs จะมีการเปลี่ยนแปลงที่มีขนาดเล็กในการเปิดผลในการวัดความถูกต้องลดลง เสียงที่เพิ่มขึ้นนอกจากนี้ยังทำให้เกิดการที่เกิดการแพร่กระจายอย่างต่อเนื่อง D เพิ่มขึ้นข้อผิดพลาด
สำหรับบางส่วนของปัญหาและข้อบกพร่องของกฎหมาย GITT แบบดั้งเดิม ZhengShen โดยการแนะนำของน้อยวิธีสี่เหลี่ยมที่จะเอาชนะปัญหาไม่เพียงพอ GITT ความถูกต้องของกฎหมาย SoC ภายในบางช่วงที่ปรับตัวดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญไตเตรทแบทช์คงที่ในปัจจุบันอยู่ในช่วงของ SoC ที่สุด ความถูกต้องของการคำนวณของสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการกำหนดวัสดุที่ใช้งาน Li + ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ที่ (พันธมิตรขนาดเล็กที่สนใจสามารถพบได้ในรายละเอียดเนื้อหาที่เกี่ยวข้อง)
