Devwale mistè a: Super kapasite teyorik nan pil ityòm-ion

Poukisa batri ityòm egziste fenomèn kapasite super teyorik

Nan pil ityòm-ion (LIB), anpil elektwòd tranzisyon metal ki baze sou oksid montre kapasite depo trè wo pi lwen pase valè teyorik yo. Malgre ke fenomèn sa a te rapòte lajman, mekanis fizik ki kache nan materyèl sa yo rete flotant epi yo rete yon kesyon de deba.

Pwofil rezilta yo

Dènyèman, Pwofesè Miao Guoxing nan University of Waterloo, Kanada, Pwofesè Yu Guihua nan University of Texas nan Austin, ak Li Hongsen ak Li Qiang soti nan Qingdao University ansanm pibliye yon papye rechèch sou Materyèl Lanati anba tit la nan "Kapasite depo siplemantè nan tranzisyon metal oksid ityòm-ion pil revele pa magnetometri in situ". Nan travay sa a, otè yo te itilize siveyans mayetik nan situ pou demontre prezans gwo kapasite sifas sou nanopartikul metal e ke yon gwo kantite elektwon vire polarize ka estoke nan nanopartikil metal deja redwi, ki konsistan avèk mekanis chaj espasyal la. Anplis de sa, ka revele mekanis chaj espasyal la dwe pwolonje nan lòt konpoze metal tranzisyon, bay yon gid kle pou etablisman an nan sistèm depo enèji avanse.

En rechèch

(1) Yo te etidye yon Fe tipik lè l sèvi avèk teknik siveyans mayetik in situ3O4/ Evolisyon estrikti elektwonik andedan batri Li a;

(2) revele ke Fe3O4In sistèm nan / Li, kapasite chaj sifas la se sous prensipal la nan kapasite siplemantè a;

(3) Mekanis kapasite sifas nan nanopartikul metal yo ka pwolonje nan yon pakèt konpoze metal tranzisyon.

Tèks ak gid tèks

1. Karakterizasyon estriktirèl ak pwopriyete elektwochimik

Monodisperse kre Fe te sentèz pa metòd idrotèrmal konvansyonèl 3O4Nanospheres, ak Lè sa a, fè nan 100 mAg-1Charge ak egzeyat nan dansite aktyèl la (Figi 1a), kapasite nan premye egzeyat se 1718 mAh g-1, 1370 mAhg nan dezyèm ak twazyèm fwa a, respektivman. 1Ak 1,364 mAhg−1, Byen lwen plis pase 926 mAhg−1Teyori atant yo. Imaj BF-STEM nan pwodwi a konplètman egzeyate (Figi 1b-c) endike ke apre rediksyon ityòm, Fe3O4The nanosfè yo te konvèti nan pi piti nanopartikil Fe ki mezire apeprè 1 - 3 nm, dispèse nan sant Li2O.

Pou demontre chanjman nan mayetis pandan sik elektwochimik la, yo te jwenn yon koub mayetizasyon apre egzeyat konplè a 0.01 V (Figi 1d), ki montre konpòtman an superparamayetik akòz fòmasyon nan nanopartikil.

Figi 1 (a) nan 100 mAg-1Fe nan monte bisiklèt la nan dansite aktyèl la 3O4 / chaj aktyèl konstan ak koub egzeyat nan batri Li; (b) totalman ityòm Fe3O4The BF-STEM imaj elektwòd la; (c) prezans Li nan aggregate2High-rezolisyon BF-STEM imaj nan tou de O ak Fe; (d) Fe3O4Isterèz koub elektwòd la anvan (nwa) ak apre (ble), ak koub Langevin ekipe nan lèt la (koulè wouj violèt).

2. Deteksyon an tan reyèl nan evolisyon estriktirèl ak mayetik

Yo nan lòd yo konbine elektwochimik la ak Fe3O4Of chanjman estriktirèl ak mayetik ki lye ak Fe3O4The Electrodes yo te sibi in situ X-ray diffraction (XRD) ak in situ siveyans mayetik. Fe nan yon seri de modèl diffraction XRD pandan egzeyat inisyal la soti nan vòltaj la louvri-sikwi (OCV) nan 1.2V3O4Pik diffraction yo pa t 'chanje siyifikativman nan swa entansite oswa pozisyon (Figi 2a), ki endike ke Fe3O4Only te fè eksperyans pwosesis la entèkalasyon Li. Lè yo chaje ak 3V a, estrikti anti-spinèl Fe3O4The rete entak, sijere ke pwosesis la nan fenèt vòltaj sa a trè revèsib. Pli lwen siveyans mayetik in-situ konbine avèk tès chaj-egzeyat konstan aktyèl yo te fèt pou mennen ankèt sou ki jan mayetizasyon evolye an tan reyèl (Figi 2b).

Figi 2 Karakterizasyon XRD in situ ak siveyans mayetik.(A) XRD in situ; (b) Fe3O4Electrochemical chaj-egzeyat koub anba 3 T aplike jaden mayetik ak korespondan revèsib in situ repons mayetik.

Pou jwenn yon konpreyansyon debaz nan pwosesis konvèsyon sa a an tèm de chanjman mayetizasyon, repons mayetik la kolekte an tan reyèl ak tranzisyon faz ki koresponn lan akonpaye reyaksyon elektwochimik kondwi (Figi 3). Li byen klè ke pandan premye egzeyat la, Fe3O4Repons mayetizasyon elektwòd yo diferan de lòt sik yo akòz Fe pandan premye lithalization3O4Akòz tranzisyon faz irevokabl la rive. Lè potansyèl la te tonbe nan 0.78V, Fe3O4The antispinel faz te konvèti pou genyen Li2The klas FeO halite estrikti nan O, Fe3O4The faz pa ka restore apre chaje. An korespondan, mayetizasyon an desann rapidman nan 0.482 μ b Fe-1. Kòm litializasyon ap kontinye, pa gen okenn nouvo faz ki te fòme, ak entansite nan (200) ak (220) pik difraksyon klas FeO yo te kòmanse febli.egal Fe3O4Pa gen okenn pik XRD enpòtan kenbe lè elektwòd la konplètman liialized (Figi 3a). Remake byen ke lè elektwòd Fe3O4 la dechaje soti nan 0.78V a 0.45V, mayetizasyon an (ki soti nan 0.482 μ b Fe-1Ogmante a 1.266 μ bFe-1), Sa a te atribiye nan reyaksyon an konvèsyon soti nan FeO Fe. Lè sa a, nan fen egzeyat la, mayetizasyon an te tou dousman diminye a 1.132 μ B Fe-1. Konklizyon sa a sijere ke Fe0Nanoparticles metal yo konplètman redwi ka toujou patisipe nan reyaksyon an depo ityòm, kidonk diminye mayetizasyon elektwòd yo.

Figi 3 Obsèvasyon in situ sou tranzisyon faz la ak repons mayetik la.（a）Fe3O4In situ XRD kat jeyografik kolekte pandan premye egzeyat elektwòd la; (b) Fe3O4In situ mezi fòs mayetik nan sik elektwochimik nan / selil Li nan yon jaden mayetik aplike nan 3 T.

3. Fe0/Li2Surface kapasite nan sistèm nan O

Fe3O4 Chanjman mayetik nan elektwòd yo rive nan vòltaj ki ba, nan ki gen plis chans pou yon kapasite elektwochimik adisyonèl pwodwi, sijere prezans nan transpòtè chaj enkoni nan selil la. Pou eksplore mekanis depo ityòm potansyèl la, Fe te etidye pa mwayen XPS, STEM ak pèfòmans mayetik spectrum3O4Electrodes nan pik magnetizasyon nan 0.01V, 0.45V ak 1.4V pou detèmine sous chanjman mayetik la. Rezilta yo montre ke moman an mayetik se yon faktè kle ki afekte chanjman mayetik la, paske mezire Fe0/Li2The Ms nan sistèm O a pa afekte pa anisotropi mayetik la ak kouple interparticle la.

Pou plis konprann Fe3O4The pwopriyete sinetik elektwòd yo nan vòltaj ki ba, voltametri siklik nan diferan pousantaj eskanè. Jan yo montre nan Figi 4a, koub voltammogram siklik rektangilè a parèt nan seri vòltaj ant 0.01V ak 1V (Figi 4a). Figi 4b montre ke repons kapasitif Fe3O4A a te fèt sou elektwòd la. Avèk repons mayetik trè revèsib nan chaj aktyèl la konstan ak pwosesis egzeyat (Figi 4c), mayetizasyon nan elektwòd la diminye soti nan 1V a 0.01V pandan pwosesis la egzeyat, ak ogmante ankò pandan pwosesis la chaje, ki endike ke Fe0Of la tankou kondansateur. reyaksyon sifas se trè revèsib.

Figi 4 pwopriyete elektwochimik ak karakterizasyon mayetik in situ nan 0.011 V.(A) Koub voltametrik siklik la.(B) valè b detèmine lè l sèvi avèk korelasyon ki genyen ant aktyèl pik la ak to eskanè a; (c) chanjman revèsib mayetizasyon an parapò ak koub chaj-egzeyat anba yon jaden mayetik 5 T aplike.

Fe3O4Fe0O3The elektwochimik, estriktirèl ak mayetik karakteristik yo endike anwo a endike ke kapasite batri adisyonèl detèmine pa Fe4The spin-polarized kapasite sifas nan nanopartikul yo ki te koze pa akonpaye chanjman mayetik yo. Kapasite vire-polarize a se rezilta akimilasyon chaj vire-polarize nan koòdone a epi li ka montre yon repons mayetik pandan chaj ak discharge.to Fe2O2The baz elektwòd, pandan pwosesis la premye egzeyat, te gaye nan Li5Fine Fe nanopartikul nan substra a O gen. gwo rapò sifas-a-volim ak reyalize yon gwo dansite nan eta nan nivo Fermi akòz orbital d yo trè lokalize. Dapre modèl teyorik Maier nan depo chaj espasyal, otè yo pwopoze ke gwo kantite elektwon yo ka estoke nan gwoup yo vire-divize nan metalik Fe nanopartikul, ki ka jwenn nan Fe / LiXNUMXCreating kondansateur sifas vire-polarize nan O nanocomposites yo. Figi XNUMX).

graf 5Fe/Li2A Reprezantasyon chematik nan kapasite sifas elektwon yo vire-polarize nan O-koòdone a.(A) dyagram nan chema nan dansite nan eta polarizasyon vire nan sifas la nan patikil metal feromayetik (anvan ak apre egzeyat), kontrèman ak polarizasyon nan vire esansyèl nan fè; (b) fòmasyon nan rejyon an chaj espas nan modèl la kondansateur sifas nan overstored ityòm.

Rezime ak pespektiv

TM / Li te envestige pa avanse siveyans mayetik in-situ 2Evolisyon nan estrikti elektwonik entèn nan nanocomposite O a revele sous la nan kapasite depo adisyonèl pou batri ityòm-ion sa a. Rezilta yo montre ke, tou de nan sistèm selil Fe3O4/Li modèl la, nanopartikil Fe ki redwi elektwokimikman ka estoke gwo kantite elektwon vire-polarize, sa ki lakòz twòp kapasite selil ak mayetis entèfas siyifikativman chanje. Eksperyans plis valide CoO, NiO, ak FeF2Ak Fe2Pandans sa yo kapasite nan materyèl N elektwòd endike egzistans la nan vire-polarize kapasite sifas nan nanopartikul metal nan pil ityòm ion epi mete fondasyon an pou aplikasyon an nan mekanis depo chaj espasyal sa a nan lòt tranzisyon. metal konpoze ki baze sou materyèl elektwòd.

Lyen literati

Kapasite depo siplemantè nan pil oksid metal tranzisyon ityòm-ion revele pa magnetometri in situ (Nature Materials, 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)

Enfliyans fòmil konsepsyon wafer ityòm elektwòd ak domaj wafer elektwòd sou pèfòmans

1. Pol fim konsepsyon fondasyon atik

Elektwòd batri ityòm lan se yon kouch ki konpoze de patikil, respire aplike nan likid metal la. Lityòm ion batri elektwòd kouch ka konsidere kòm yon materyèl konpoze, sitou ki konpoze de twa pati:

(1) Patikil sibstans aktif;

(2) faz konstitiyan ajan kondiktif la ak ajan an (faz adezif kabòn);

(3) Pore, ranpli ak elektwolit la.

Relasyon volim chak faz eksprime jan:

Porosite + fraksyon volim matyè vivan + fraksyon volim faz adezif kabòn =1

Desen an nan konsepsyon elektwòd batri ityòm trè enpòtan, e kounye a, konesans debaz nan konsepsyon elektwòd ityòm batri se yon ti tan prezante.

(1) Kapasite teyorik materyèl elektwòd Kapasite teyorik materyèl elektwòd la, se sa ki, kapasite tout iyon ityòm yo bay nan materyèl ki enplike nan reyaksyon elektwochimik, valè li yo kalkile pa ekwasyon sa a:

Pou egzanp, LiFePO4Mas molè a se 157.756 g / mol, ak kapasite teyorik li se:

Valè kalkile sa a se sèlman kapasite gram teyorik la. Yo nan lòd yo asire estrikti a revèsib nan materyèl la, aktyèl koyefisyan nan retire ityòm ion se mwens pase 1, ak kapasite aktyèl gram nan materyèl la se:

Aktyèl kapasite gram nan materyèl = kapasite teyorik nan ityòm ion debranche koyefisyan

(2) Kapasite konsepsyon batri ak dansite ekstrèmman yon sèl-side Kapasite konsepsyon batri ka kalkile pa fòmil sa a: kapasite konsepsyon batri = dansite sifas kouch materyèl aktif rapò materyèl aktif gram kapasite pòl fèy kouch zòn

Pami yo, dansite sifas kouch la se yon paramèt konsepsyon kle. Lè dansite konpaksyon an pa chanje, ogmantasyon dansite sifas kouch la vle di ke epesè fèy poto a ogmante, distans transmisyon elektwon an ogmante, ak rezistans elèktron ogmante, men degre ogmantasyon limite. Nan fèy elektwòd epè a, ogmantasyon enpedans migrasyon iyon ityòm nan elektwolit la se rezon prensipal ki afekte karakteristik rapò yo. Lè ou konsidere porosite a ak tòde pò, distans migrasyon iyon nan pò a se anpil fwa pi plis pase epesè fèy poto a.

(3) Pwopòsyon rapò kapasite negatif-pozitif N / P kapasite negatif ak kapasite pozitif defini kòm:

N / P yo ta dwe pi gran pase 1.0, jeneralman 1.04 ~ 1.20, ki se sitou nan konsepsyon an sekirite, yo anpeche bò negatif ityòm ion nan presipitasyon san sous akseptasyon, konsepsyon yo konsidere kapasite nan pwosesis, tankou devyasyon kouch. Sepandan, lè N / P twò gwo, batri a ap pèdi kapasite irevokabl, sa ki lakòz kapasite batri ki ba ak pi ba dansite enèji batri.

Pou anod ityòm titanat, yo adopte konsepsyon depase elektwòd pozitif, epi kapasite batri a detèmine pa kapasite anod ityòm titanat la. Konsepsyon an plis pozitif se fezab amelyore pèfòmans nan tanperati ki wo nan batri a: gaz la tanperati ki wo sitou soti nan elektwòd negatif la. Nan konsepsyon an plis pozitif, potansyèl negatif la ba, epi li pi fasil yo fòme fim SEI sou sifas la nan titanat ityòm.

(4) Dansite konpaksyon ak porosite kouch la Nan pwosesis pwodiksyon an, dansite konpaksyon kouch elektwòd batri a kalkile pa fòmil sa a. Lè ou konsidere ke lè fèy poto a woule, papye metal la pwolonje, dansite sifas kouch apre roulo a kalkile pa fòmil sa a.

Kòm mansyone pi bonè, kouch la konsiste de faz materyèl k ap viv, faz adezif kabòn ak pò, ak porosite a ka kalkile pa ekwasyon sa a.

Pami yo, dansite an mwayèn nan kouch se: elektwòd batri ityòm se yon kalite patikil poud nan kouch, paske sifas la patikil poud ki graj, fòm iregilye, lè akimilasyon, patikil ant patikil ak patikil, ak kèk patikil tèt li gen fant ak porositë, se konsa volim poud ki gen ladan volim poud, porositë ki genyen ant patikil yo poud ak patikil yo, Se poutèt sa, varyete nan korespondan nan dansite kouch elektwòd ak reprezantasyon porosite. Dansite nan patikil yo poud refere a mas la nan poud lan pou chak volim inite. Dapre volim nan poud lan, li divize an twa kalite: dansite vre, dansite patikil ak dansite akimilasyon. Diferan dansite yo defini jan sa a:

1. Vrè dansite refere a dansite yo jwenn nan divize mas poud lan pa volim (vrè volim) eksepte twou vid ki genyen entèn ak ekstèn nan patikil yo. Sa vle di, dansite nan matyè a tèt li jwenn apre yo fin eskli volim nan tout vid yo.
2. Dansite patikil refere a dansite patikil yo jwenn nan divize mas la poud divize pa volim patikil ki gen ladan twou a louvri ak twou a fèmen. Sa vle di, diferans ki genyen ant patikil yo, men se pa porositë yo amann andedan patikil yo, dansite nan patikil yo tèt yo.
3. Dansite akimilasyon, se sa ki, dansite kouch, refere a dansite ki te jwenn nan mas la poud divize pa volim nan kouch ki te fòme pa poud lan. Volim yo itilize a gen ladan porositë yo nan patikil yo tèt yo ak vid ki genyen ant patikil yo.

Pou poud lan menm, vre dansite> patikil dansite> anbalaj dansite. Porosite poud lan se rapò porositë yo nan kouch patikil poud la, se sa ki rapò volim anile ant patikil poud yo ak porositë patikil yo ak volim total kouch la, ki souvan eksprime. kòm yon pousantaj. Porosite a nan poud se yon pwopriyete konplè ki gen rapò ak mòfoloji patikil, eta sifas, gwosè patikil ak distribisyon gwosè patikil. Porosite li dirèkteman afekte enfiltrasyon elektwolit ak transmisyon ityòm ion. An jeneral, pi gwo porosite a, pi fasil enfiltrasyon elektwolit la, ak pi vit transmisyon ityòm ion la. Se poutèt sa, nan desen an nan batri ityòm, pafwa yo detèmine porosite a, souvan itilize metòd presyon mèki, metòd adsorption gaz, elatriye kapab tou jwenn lè l sèvi avèk kalkil la dansite. Porosite a ka gen tou diferan enplikasyon lè w ap itilize diferan dansite pou kalkil yo. Lè dansite porosite sibstans vivan an, ajan kondiktif la ak lyan an kalkile pa dansite vre, porosite kalkile a gen ladan diferans ki genyen ant patikil yo ak espas sa a andedan patikil yo. Lè porosite sibstans vivan an, ajan konduktif ak lyan kalkile pa dansite patikil la, porosite kalkile a gen ladan diferans ki genyen ant patikil yo, men se pa espas ki la andedan patikil yo. Se poutèt sa, gwosè pò a nan fèy la elektwòd batri ityòm se tou milti-echèl, jeneralman diferans ki genyen ant patikil yo se nan gwosè a echèl mikron, pandan y ap espas ki la andedan patikil yo se nan nanomèt la nan echèl sub-submicron. Nan elektwòd pore, relasyon ki genyen nan pwopriyete transpò tankou difizyon efikas ak konduktivite ka eksprime pa ekwasyon sa a:

Kote D0 reprezante pousantaj difizyon intrinsèque (kondiksyon) materyèl la tèt li, ε se fraksyon volim faz korespondan an, epi τ se koub sitouris faz korespondan an. Nan modèl omojèn makroskopik, relasyon Bruggeman an jeneralman itilize, pran koyefisyan ɑ = 1.5 pou estime pozitivite efikas elektwòd pore yo.

Elektwolit la ranpli nan porositë elektwòd ki mouye yo, nan ki iyon ityòm yo fèt atravè elektwolit la, ak karakteristik kondiksyon nan iyon ityòm yo se pre relasyon ak porosite a. Pi gwo porosite a, pi wo fraksyon volim nan faz elektwolit la, ak pi gwo konduktiviti efikas nan iyon ityòm. Nan fèy elektwòd pozitif la, elektwon yo transmèt atravè faz adezif kabòn, fraksyon volim nan faz adezif kabòn ak detou faz adezif kabòn detèmine dirèkteman konduktiviti efikas nan elektwon.

Porosite a ak fraksyon nan volim nan faz adezif kabòn yo se kontradiktwa, ak gwo porosite a inevitableman mennen nan fraksyon nan volim nan faz adezif kabòn nan, Se poutèt sa, pwopriyete yo kondiksyon efikas nan iyon ityòm ak elektwon yo tou kontradiktwa, jan yo montre nan Figi 2. Kòm porosite a diminye, konduktiviti efikas nan ityòm ion diminye pandan y ap ogmante konduktiviti efikas elektwon an. Ki jan yo balanse de la se kritik tou nan konsepsyon an elektwòd.

Figi 2 Dyagram chematik porosite ak ityòm ion ak konduktiviti elèktron

2. Kalite ak deteksyon defo poto

 

Koulye a, nan pwosesis la nan preparasyon poto batri, pi plis ak plis teknoloji deteksyon sou entènèt yo adopte, konsa tankou efektivman idantifye domaj fabrikasyon pwodwi yo, elimine pwodwi ki defektye, ak alè fidbak nan liy pwodiksyon an, ajisteman otomatik oswa manyèl nan pwodiksyon an. pwosesis, diminye pousantaj la ki defektye.

Teknoloji deteksyon sou entènèt yo souvan itilize nan fabrikasyon fèy poto yo enkli deteksyon karakteristik lisier, deteksyon kalite fèy poto, deteksyon dimansyon ak sou sa, Pou egzanp: (1) se mèt la viskozite sou entènèt dirèkteman enstale nan tank la depo kouch yo detekte reolojik la. karakteristik sispansyon an an tan reyèl, Teste estabilite sispansyon an; (2) Sèvi ak radyografi oswa β-ray nan pwosesis kouch, presizyon mezi segondè li yo, men gwo radyasyon, gwo pri nan ekipman ak pwoblèm antretyen; (3) Teknoloji mezi epesè sou entènèt lazè aplike pou mezire epesè fèy poto a, Presizyon mezi a ka rive nan ± 1. 0 μ m, Li kapab tou montre tandans chanjman mezire epesè ak epesè an tan reyèl, Fasilite trasabilite done. ak analiz; (4) Teknoloji vizyon CCD, Sa vle di, CCD liy etalaj la itilize pou eskane objè a mezire, Pwosesis imaj an tan reyèl ak analiz de kategori defo, Reyalize deteksyon an sou entènèt ki pa destriktif nan domaj sifas fèy poto yo.

Kòm yon zouti pou kontwòl kalite, teknoloji tès sou entènèt tou esansyèl pou konprann korelasyon ki genyen ant domaj ak pèfòmans batri, konsa tankou detèmine kritè ki kalifye / ki pa kalifye pou pwodwi semi-fini.

Nan dènye pati a, nouvo metòd sifas deteksyon defo teknoloji batri ityòm-ion, envizib detèktè tèmik D' teknoloji ak relasyon ant diferan défauts sa yo ak pèfòmans electrochemical yo yon ti tan prezante.consult D. Mohanty Yon etid apwofondi pa Mohanty et al.

(1) Defo komen sou sifas fèy poto a

Figi 3 montre domaj komen yo sou sifas elektwòd ityòm ion batri a, ak imaj la optik sou bò gòch la ak imaj la te kaptire pa imager nan tèmik sou bò dwat la.

Figi 3 Defo komen sou sifas fèy poto a: (a, b) anvlòp gonfle / total; (c, d) gout materyèl / pinhole; (e, f) kò etranje metal; (g, h) kouch inegal

 

(A, b) monte gonfle / total, domaj sa yo ka rive si sispansyon an respire oswa vitès kouch la enstab. Agregasyon adezif ak ajan kondiktif nwa kabòn mennen nan kontni ki ba nan engredyan aktif ak pwa limyè nan tablèt polè.

 

(c, d) gout / pinhole, zòn ki defektye sa yo pa kouvwi epi yo anjeneral pwodwi pa bul nan sispansyon an. Yo diminye kantite materyèl aktif epi ekspoze pèseptè a nan elektwolit la, kidonk diminye kapasite elektwochimik la.

 

(E, f) kò etranje metal, sispansyon oswa kò etranje metal prezante nan ekipman ak anviwònman an, ak kò etranje metal ka lakòz gwo domaj nan pil ityòm. Gwo patikil metal dirèkteman bay dyafram nan, sa ki lakòz yon kous kout ant elektwòd yo pozitif ak negatif, ki se yon kous kout fizik. Anplis de sa, lè kò etranje metal la melanje nan elektwòd pozitif la, potansyèl pozitif la ogmante apre chaje, metal la rezoud, gaye nan elektwolit la, ak Lè sa a, presipite sou sifas negatif la, epi finalman twou dyafram nan, fòme yon kous kout, ki se yon sikwi kout disolisyon chimik. Kò etranje metal ki pi komen nan sit faktori batri a se Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, elatriye.

 

(g, h) kouch inegal, tankou melanje sispansyon an pa ase, rafineman patikil la fasil parèt bann lè patikil la gwo, sa ki lakòz kouch inegal, ki pral afekte konsistans nan kapasite batri a, e menm parèt konplètman. pa gen okenn foule kouch, gen yon enpak sou kapasite a ak sekirite.

(2) Teknoloji deteksyon defo sifas poto chip Enfrawouj (IR) teknoloji tèmik D 'yo itilize pou detekte domaj minè sou elektwòd sèk ki ka domaje pèfòmans nan ityòm-ion pil. Pandan deteksyon an sou entènèt, si yo detekte defo elektwòd la oswa polyan, make li sou fèy poto a, elimine li nan pwosesis ki vin apre a, ak fidbak li nan liy pwodiksyon an, epi ajiste pwosesis la nan tan elimine domaj yo. Ray enfrawouj se yon kalite vag elektwomayetik ki gen menm nati ak vag radyo ak limyè vizib. Yo itilize yon aparèy elektwonik espesyal pou konvèti distribisyon tanperati sifas yon objè nan yon imaj vizib nan je imen an, epi montre distribisyon tanperati sifas yon objè nan diferan koulè yo rele teknoloji enfrawouj tèmik D. Aparèy elektwonik sa a rele enfrawouj tèmik imager. Tout objè ki pi wo pase zewo absoli (-273 ℃) emèt radyasyon enfrawouj.
Jan yo montre nan Figi 4, apwoksimatè tèmik enfrawouj (IR Kamera) sèvi ak detektè a enfrawouj ak objektif optik D 'ak aksepte modèl distribisyon enèji radyasyon enfrawouj nan objè a sib mezire epi reflete li sou eleman nan fotosensib nan detektè a enfrawouj pou jwenn a. enfrawouj tèmik imaj, ki koresponn ak jaden distribisyon tèmik sou sifas objè a. Lè gen yon defo sou sifas yon objè, tanperati a chanje nan zòn nan. Se poutèt sa, teknoloji sa a kapab tou itilize yo detekte domaj yo sou sifas la nan objè a, espesyalman apwopriye pou kèk domaj ki pa ka distenge pa mwayen deteksyon optik. Lè yo detekte elektwòd siye nan batri ityòm ion sou entènèt, elektwòd elektwòd la premye iradyasyon pa flash la, tanperati sifas la chanje, ak Lè sa a, tanperati sifas la detekte ak yon imager tèmik. Se imaj distribisyon chalè a vizyalize, epi yo trete imaj la ak analize an tan reyèl pou detekte domaj sifas yo epi make yo nan tan.D. Mohanty Etid la enstale yon imager tèmik nan priz la nan fou a siye coater pou detekte imaj distribisyon tanperati a nan sifas la fèy elektwòd.

Figi 5 (a) se yon kat distribisyon tanperati nan sifas kouch NMC fèy poto pozitif detekte pa imager tèmik la, ki gen yon ti domaj ki pa ka distenge pa je toutouni. Koub distribisyon tanperati a ki koresponn ak segman wout la montre nan insert entèn la, ak yon Spike tanperati nan pwen defo a. Nan Figi 5 (b), tanperati a ogmante lokalman nan bwat ki koresponn lan, ki koresponn ak defo sifas fèy poto a. FIG. 6 se yon dyagram distribisyon tanperati sifas nan fèy elektwòd negatif ki montre egzistans defo, kote pik nan tanperati ogmante koresponn ak ti wonn nan oswa total, ak zòn nan tanperati diminye koresponn ak pinhole a oswa gout.

Figi 5 Distribisyon tanperati nan sifas fèy elektwòd pozitif la

Figi 6 Distribisyon tanperati nan sifas elektwòd negatif

 

Li ka wè ke deteksyon an tèmik D 'nan distribisyon tanperati a se yon bon mwayen pou deteksyon defo sifas fèy poto, ki ka itilize pou kontwòl kalite a nan manifakti fèy poto.3. Efè defo sifas fèy poto sou pèfòmans batri

 

(1) Enpak sou kapasite miltiplikatè batri ak efikasite Coulomb

Figi 7 montre koub enfliyans total la ak pinhole sou kapasite miltiplikatè batri a ak efikasite koulen an. Total la ka aktyèlman amelyore kapasite batri a, men redwi efikasite koulen an. Pinhole a diminye kapasite batri a ak efikasite Kulun, ak efikasite Kulun diminye anpil nan gwo pousantaj.

Figi 7 total katod ak efè pinhole sou kapasite batri a ak efikasite nan figi 8 se kouch inegal, ak metal kò etranje Co ak Al sou kapasite batri a ak efè a nan koub la efikasite, kouch inegal diminye kapasite batri inite mas 10% - 20%, men kapasite batri a tout antye diminye pa 60%, sa montre ke mas la vivan nan moso nan polè siyifikativman redwi. Metal Co kò etranje redwi kapasite ak efikasite Coulomb, menm nan 2C ak 5C gwo agrandisman, pa gen kapasite nan tout, ki ka akòz fòmasyon an nan metal Co nan reyaksyon an elektwochimik nan ityòm ak ityòm entegre, oswa li ka patikil yo metal. bloke pò a dyafram ki te lakòz mikwo kous kout.

Figi 8 Efè elektwòd pozitif kouch inegal ak metal kò etranje Co ak Al sou kapasite miltiplikatè batri ak efikasite koulen

Rezime defo katòd fèy: Ates nan kouch katod fèy diminye efikasite Coulomb batri a. Pinhole nan kouch pozitif la diminye efikasite Coulomb, sa ki lakòz pèfòmans miltiplikatè pòv, espesyalman nan dansite aktyèl segondè. Kouch heterogeneous la te montre pèfòmans agrandisman pòv. Polyan patikil metal yo ka lakòz sikui mikwo-kout, ak Se poutèt sa ka redwi anpil kapasite batri a.
Figi 9 montre enpak negatif leakage foil teren an sou kapasite miltiplikatè ak efikasite Kulun batri a. Lè flit la rive nan elektwòd negatif la, kapasite batri a siyifikativman redwi, men kapasite gram la pa evidan, epi enpak sou efikasite Kulun pa enpòtan.

 

Figi 9 Enfliyans negatif elektwòd leakage FOIL teren sou kapasite miltiplikatè batri ak efikasite Kulun (2) Enfliyans sou pèfòmans sik miltiplikatè batri Figi 10 se rezilta enfliyans nan domaj sifas elektwòd la sou sik miltiplikatè batri. Rezilta enfliyans yo rezime jan sa a:
Egregasyon: nan 2C, pousantaj antretyen kapasite nan 200 sik se 70% ak batri a ki defektye se 12%, pandan y ap nan sik 5C, pousantaj antretyen kapasite nan 200 sik se 50% ak batri a ki defektye se 14%.
Needlehole: diminisyon kapasite a evidan, men pa gen okenn diminisyon defo total rapid, ak pousantaj antretyen kapasite nan 200 sik 2C ak 5C yo se 47% ak 40%, respektivman.
Kò etranje metal: kapasite metal kò etranje Co se prèske 0 apre plizyè sik, ak kapasite sik 5C nan metal kò etranje Al foil diminye anpil.
Teren koule: Pou menm zòn nan flit, kapasite batri a nan plizyè bann ki pi piti diminye pi vit pase yon bann pi gwo (47% pou 200 sik nan 5C) (7% pou 200 sik nan 5C). Sa a endike ke pi gwo kantite bann, se pi gwo enpak la sou sik batri a.

Figi 10 Efè defo sifas fèy elektwòd sou sik pousantaj selil yo

 

Ref.: [1] Evalyasyon ki pa destriktif nan fant-mouri-kouvwi ityòm segondè batteryelectrodes pa nan-liy lazè kalib ak metòd tèmografi IR [J].ANALYTICALMETHODS.2014, 6 (3): 674-683.[2]Efè. de défauts manifakti lektwòd sou pèfòmans electrochemical oflithium-ion pil: Cognizance of the battery failure sources[J].Journal of Power Sources.2016, 312: 70-79.