Malkaŝante la Mistero: Super Teoria Kapacito en Litijonaj Baterioj

Kial litio baterio ekzistas super teoria kapablo fenomeno

En litijonaj baterioj (LIBoj), multaj transirmetalaj oksid-bazitaj elektrodoj elmontras nekutime altan stokan kapaciton preter sia teoria valoro. Kvankam tiu fenomeno estis vaste raportita, la subestaj fizikkemiaj mekanismoj en tiuj materialoj restas pasemaj kaj restas demando pri debato.

Profilo de rezultoj

Lastatempe, profesoro Miao Guoxing el la Universitato de Waterloo, Kanado, profesoro Yu Guihua el la Universitato de Teksaso en Aŭstino, kaj Li Hongsen kaj Li Qiang el Qingdao-universitato kune publikigis esploran artikolon pri Naturaj Materialoj sub la titolo "Ekstra stoka kapablo en transirmetalaj oksidaj litiojonaj baterioj rivelitaj per surloka magnetometrio". En ĉi tiu laboro, la aŭtoroj uzis surloke magnetan monitoradon por pruvi la ĉeeston de forta surfaca kapacitanco sur metalaj nanopartikloj kaj ke granda nombro da spin-polarigitaj elektronoj povas esti stokita en jam reduktitaj metalaj nanopartikloj, kio kongruas kun la spaca ŝarga mekanismo. Krome, la malkaŝita spaca ŝargmekanismo povas esti etendita al aliaj transirmetalaj kunmetaĵoj, disponigante ŝlosilan gvidilon por la establado de altnivelaj energistokaj sistemoj.

Esploro elstarigas

(1) Tipa Fe estis studita per la surloka magneta monitora tekniko3O4/ Evoluo de la elektronika strukturo ene de la Li-baterio;

(2) malkaŝas, ke la Fe3O4En la / Li-sistemo, la surfaca ŝarĝo-kapacito estas la ĉefa fonto de la ekstra kapablo;

(3) La surfaca kapacitanca mekanismo de metalaj nanopartikloj povas esti etendita al larĝa gamo de transirmetalaj komponaĵoj.

Teksto kaj tekstgvidilo

1. Struktura karakterizado kaj elektrokemiaj trajtoj

Monodispersa kava Fe estis sintezita per konvenciaj hidrotermikaj metodoj3O4Nanosferoj, kaj tiam farita ĉe 100 mAg−1 Ŝarĝo kaj malŝarĝo ĉe nuna denseco (Figuro 1a), la unua senŝargiĝkapacito estas 1718 mAh g−1, 1370 mAhg en la dua kaj tria fojo, respektive. 1Kaj 1,364 mAhg−1, Malproksime super 926 mAhg−1La teorio de atendoj. BF-STEM-bildoj de la plene eligita produkto (Figuro 1b-c) indikas, ke post litia redukto, Fe3O4The-nanosferoj estis konvertitaj en pli malgrandajn Fe-nanopartiklojn je ĉirkaŭ 1 - 3 nm, disigitaj en Li2O-centro.

Por pruvi la ŝanĝon en magnetismo dum la elektrokemia ciklo, magnetiga kurbo post plena malŝarĝo al 0.01 V estis akirita (Figuro 1d), montrante la superparamagnetan konduton pro la formado de nanopartikloj.

Figuro 1 (a) ĉe 100 mAg−1Fe de la biciklado ĉe la nuna denseco3O4/ Konstanta nuna ŝargo kaj malŝarĝa kurbo de Li-baterio; (b) plene litio Fe3O4The BF-STEM-bildo de la elektrodo; (c) la ĉeesto de Lio en la entuta 2Alt-rezoluciaj BF-STEM-bildoj de kaj O kaj Fe; (d) Fe3O4La histerezkurboj de la elektrodo antaŭ (nigra) kaj post (blua), kaj la Langevin konvenita kurbo de ĉi-lasta (purpura).

2. Realtempa detekto de struktura kaj magneta evoluo

Por kombini la elektrokemion kun Fe3O4Of strukturaj kaj magnetaj ŝanĝoj ligitaj al la Fe3O4La Elektrodoj estis submetitaj al surloka Rentgenfota difrakto (XRD) kaj surloke magneta monitorado. Fe en serio de XRD-difraktopadronoj dum la komenca malŝarĝo de la malferma-cirkvita tensio (OCV) al 1.2V3O4La difraktopintoj ne ŝanĝiĝis signife en aŭ intenseco aŭ pozicio (Figuro 2a), indikante ke la Fe3O4Nur spertis la Li-interkaladprocezon. Kiam ŝargita al la 3V, la Fe3O4The kontraŭ-spinela strukturo restas nerompita, sugestante ke la procezo en ĉi tiu tensiofenestro estas tre reigebla. Plia surloka magneta monitorado kombinita kun konstantaj nunaj ŝarĝ-malŝarĝaj testoj estis farita por esplori kiel magnetigo evoluas en reala tempo (Figuro 2b).

Figuro 2 Karakterizado de surloka XRD kaj magneta monitorado. (A) en situ XRD; (b) Fe3O4Elektrokemia ŝargo-malŝarĝa kurbo sub 3 T aplikata magneta kampo kaj responda reigebla surloke magneta respondo.

Por akiri pli bazan komprenon de ĉi tiu konverta procezo laŭ magnetigo-ŝanĝoj, la magneta respondo estas kolektita en reala tempo kaj la responda faztransiro akompanas elektrokemie movitajn reagojn (Figuro 3). Estas sufiĉe klare, ke dum la unua malŝarĝo, la Fe3O4La magnetiga respondo de la elektrodoj diferencas de la aliaj cikloj pro Fe dum la unua litaligo3O4Pro la neinversigebla faztransiro okazas. Kiam la potencialo falis al 0.78V, la Fe3O4The antispinela fazo estis konvertita por enhavi Li2The klaso FeO halite strukturo de O, Fe3O4The fazo ne povas esti restarigita post ŝarĝo. Ekvivalente, la magnetigo falas rapide al 0.482 μ b Fe−1. Dum litialigo progresas, neniu nova fazo formiĝis, kaj la intenseco de (200) kaj (220) klasaj FeO-difraktopintoj komencis malfortiĝi.equal Fe3O4There ne estas signifa XRD-pinto retenita kiam la elektrodo estas tute liialigita (Figuro 3a). Notu ke kiam la Fe3O4-elektrodo malŝarĝas de 0.78V ĝis 0.45V, la magnetigo (de 0.482 μ b Fe−1 Pliigita ĝis 1.266 μ bFe−1), Ĉi tio estis atribuita al la konverta reago de FeO ĝis Fe. Tiam, ĉe la fino de la senŝargiĝo, la magnetigo estis malrapide malpliigita al 1.132 μ B Fe−1. Ĉi tiu trovo sugestas, ke la plene reduktita metalo Fe0Nanoparticles ankoraŭ povas partopreni la litian stokadreakcion, tiel reduktante la magnetigon de la elektrodoj.

Figuro 3 En situ-observoj de la faztransiro kaj la magneta respondo. (a) Fe3O4In situ XRD-mapo kolektita dum la unua malŝarĝo de la elektrodo; (b) Fe3O4In situ magneta fortomezurado de elektrokemiaj cikloj de /Li-ĉeloj ĉe aplikata kampo de 3 T.

3. Fe0/Li2Surfaca kapacitanco de la O-sistemo

Fe3O4La magnetaj ŝanĝoj de la elektrodoj okazas ĉe malaltaj tensioj, ĉe kiuj plia elektrokemia kapacito estas plej verŝajne generita, sugestante la ĉeeston de nemalkovritaj ŝargoportantoj ene de la ĉelo. Por esplori la eblan litian stokan mekanismon, Fe estis studita per XPS, STEM kaj magneta agado-spektro3O4Elektrodoj de magnetigo pintoj je 0.01V, 0.45V kaj 1.4V por determini la fonton de la magneta ŝanĝo. La rezultoj montras, ke la magneta momento estas ŝlosila faktoro influanta la magnetan ŝanĝon, ĉar la mezuritaj Fe0/Li2The Ms de la O-sistemo ne estas tuŝitaj de la magneta anizotropeco kaj la interpartikla kuplado.

Por plue kompreni la Fe3O4La kinetajn trajtojn de la elektrodoj ĉe malalta tensio, cikla voltametrio ĉe malsamaj skanaj indicoj. Kiel montrite en Figuro 4a, la rektangula cikla voltamograma kurbo aperas ene de la tensiointervalo inter 0.01V kaj 1V (Figuro 4a). Figuro 4b montras, ke la kapacita respondo Fe3O4A okazis sur la elektrodo. Kun la tre reigebla magneta respondo de la konstanta nuna ŝargo kaj malŝarĝa procezo (Figuro 4c), la magnetigo de la elektrodo malpliiĝis de 1V al 0.01V dum la malŝarĝa procezo, kaj pliiĝis denove dum la ŝarga procezo, indikante, ke Fe0De la kondensilo-simila. surfaca reago estas tre reigebla.

Figuro 4 elektrokemiaj trajtoj kaj surloke magneta karakterizado ĉe 0.011 V. (A) La cikla voltametria kurbo. (B) la b-valoro estas determinita uzante la korelacion inter la pintfluo kaj la skana indico; (c) la reigebla ŝanĝo de la magnetigo relative al la ŝargo-malŝarĝa kurbo sub 5 T aplikata magneta kampo.

supre menciita Fe3O4La elektrokemiaj, strukturaj kaj magnetaj trajtoj de la elektrodoj indikas, ke la aldona bateriokapacito estas determinita de Fe0La spin-polarigita surfaca kapacitanco de la nanopartikloj estas kaŭzita de la akompanaj magnetaj ŝanĝoj. La spin-polarigita kapacitanco estas la rezulto de spin-polarigita ŝarga amasiĝo ĉe la interfaco kaj povas montri magnetan respondon dum ŝargo kaj malŝarĝo.al Fe3O4La baza elektrodo, dum la unua malŝarĝa procezo, estis disigita en Li2Fine Fe nanopartikloj en la O substrato havas grandaj surfaco-al-volumenaj rilatumoj kaj realigas altan densecon de ŝtatoj sur la Fermi-nivelo pro la tre lokalizitaj d-orbitaloj. Laŭ la teoria modelo de Maier de spaca ŝargostokado, la verkintoj proponas ke grandaj kvantoj de elektronoj povas esti stokitaj en la spin-dividantaj grupoj de metalaj Fe nanopartikloj, kiuj povas esti trovitaj en Fe / Li2Creating spin-polarigitaj surfackondensiloj en la O nanokunmetaĵoj ( Figuro 5).

grafeo 5Fe/Li2A Skema reprezentado de la surfackapacitanco de la spin-polarigitaj elektronoj ĉe la O-interfaco. (A) la skema diagramo de la spinpolusiĝo-ŝtatdenseco de la surfaco de feromagnetaj metalpartikloj (antaŭ kaj post malŝarĝo), male al la groca spinpolusiĝo de fero; (b) la formado de la spacŝarga regiono en la surfaca kondensilmodelo de trostokita litio.

Resumo kaj Perspektivo

TM / Li estis esplorita per altnivela surloka magneta monitorado 2La evoluo de la interna elektronika strukturo de la O nanokomponaĵo por malkaŝi la fonton de plia stoka kapacito por ĉi tiu litio-jona baterio. La rezultoj montras ke, ambaŭ en la Fe3O4/Li-modela ĉelsistemo, elektrokemie reduktitaj Fe-nanopartikloj povas stoki grandajn kvantojn da spin-polarigitaj elektronoj, rezultigante pro troa ĉelkapacito kaj signife ŝanĝita intervizaĝa magnetismo. Eksperimentoj plu validigis CoO, NiO, kaj FeF2Kaj Fe2La ĉeesto de tia kapacitanco en N-elektroda materialo indikas la ekziston de spin-polarigita surfackapacitanco de metalaj nanopartikloj en litijonaj baterioj kaj metas la fundamenton por la apliko de ĉi tiu spaca ŝarga stokadmekanismo en alia transiro. metalaj kunmetitaj elektrodaj materialoj.

Literatura ligilo

Ekstra stoka kapacito en transirmetalaj oksidaj litiojonaj baterioj malkaŝitaj per surloka magnetometrio (Nature Materials, 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)

La influo de litio-elektrodo oblato dezajno formulo kaj elektrodo oblato difektoj sur rendimento

1. Polusa filmdezajna fondartikolo

La litia baterio elektrodo estas tegaĵo kunmetita de partikloj, egale aplikataj al la metala fluido. Litiojona baterio-elektroda tegaĵo povas esti rigardata kiel kompozita materialo, ĉefe kunmetita de tri partoj:

(1) Aktivaj substancaj partikloj;

(2) la konsistiga fazo de la kondukta agento kaj la agento (karbona glua fazo);

(3) Poro, plenigu per la elektrolito.

La volumena rilato de ĉiu fazo estas esprimita kiel:

Poreco + vivanta materio volumena frakcio + karbona glua faza volumena frakcio =1

La dezajno de litia bateria elektrododezajno estas tre grava, kaj nun la baza scio pri litiobateria elektrododezajno estas mallonge enkondukitaj.

(1) Teoria kapablo de la elektroda materialo La teoria kapablo de la elektroda materialo, tio estas, la kapablo provizita de ĉiuj litiaj jonoj en la materialo implikita en la elektrokemia reago, ĝia valoro estas kalkulita per la sekva ekvacio:

Ekzemple, la LiFePO4La molara maso estas 157.756 g/mol, kaj ĝia teoria kapacito estas:

Ĉi tiu kalkulita valoro estas nur la teoria gramkapacito. Por certigi la reigeblan strukturon de la materialo, la fakta foriga koeficiento de litiojono estas malpli ol 1, kaj la reala gramkapacito de la materialo estas:

Fakta gram-kapacito de materialo = teoria kapacito de litia jona malŝtopanta koeficiento

(2) Bateria desegna kapablo kaj ekstreme unuflanka denseco Bateria dezajna kapablo povas esti kalkulita per la jena formulo: baterio-dezajna kapacito = tega surfaca denseco aktiva materialo rilatumo aktiva materialo gramo-kapacito polusa folio tega areo

Inter ili, la surfaca denseco de la tegaĵo estas ŝlosila desegna parametro. Kiam la kompakta denseco estas senŝanĝa, la pliiĝo de la tegaĵo surfaca denseco signifas, ke la polusa folio dikeco pliiĝas, la elektrona transdono distanco pliiĝas, kaj la elektrona rezisto pliiĝas, sed la pliiĝo grado estas limigita. En la dika elektroda folio, la pliiĝo de la migra impedanco de litiaj jonoj en la elektrolito estas la ĉefa kialo influanta la proporciajn trajtojn. Konsiderante la porecon kaj porajn tordaĵojn, la migra distanco de jonoj en la poro estas multajn fojojn pli ol la dikeco de la polusa tuko.

(3) La rilatumo de negativa-pozitiva kapacito rilatumo N / P negativa kapablo al pozitiva kapacito estas difinita kiel:

N / P devus esti pli granda ol 1.0, ĝenerale 1.04 ~ 1.20, kiu estas ĉefe en la sekureca dezajno, por malhelpi la negativan flankon de litiojono de hasto sen akcepta fonto, desegni por konsideri la procezan kapablon, kiel tegaĵo-devio. Tamen, kiam N / P estas tro granda, la baterio perdos neinversigeblan kapaciton, rezultigante malaltan baterian kapaciton kaj pli malaltan baterian energian densecon.

Por la litia titanato anodo, la pozitiva elektrodo troa dezajno estas adoptita, kaj la baterio kapablo estas determinita de la kapablo de la litia titanato anodo. La pozitiva troa dezajno estas favora al plibonigo de la alttemperatura rendimento de la baterio: la alta temperatura gaso ĉefe venas de la negativa elektrodo. En la pozitiva troa dezajno, la negativa potencialo estas malalta, kaj estas pli facile formi SEI-filmon sur la surfaco de litia titanato.

(4) Kompakta denseco kaj poreco de la tegaĵo En la produktada procezo, la tega kompakta denseco de la kuirilaro-elektrodo estas kalkulita per la sekva formulo. Konsiderante, ke kiam la polusa folio estas rulita, la metala folio estas etendita, la surfaca denseco de la tegaĵo post la rulilo estas kalkulita per la sekva formulo.

Kiel menciite antaŭe, la tegaĵo konsistas el vivanta materiala fazo, karbona glua fazo kaj poro, kaj la poreco povas esti kalkulita per la sekva ekvacio.

Inter ili, la averaĝa denseco de tegaĵo estas: litia kuirilaro elektrodo estas speco de pulvoraj eroj de tegaĵo, ĉar la pulvora partiklo surfaco malglata, neregula formo, kiam amasiĝo, eroj inter eroj kaj eroj, kaj iuj eroj mem havas fendojn kaj porojn, do pulvoro volumo inkluzive de pulvoro volumo, la poroj inter la pulvoro eroj kaj la eroj, tial, la responda vario de elektrodo tegaĵo denseco kaj poreco reprezento. La denseco de la pulvorpartikloj rilatas al la maso de la pulvoro per unuovolumeno. Laŭ la volumeno de la pulvoro, ĝi estas dividita en tri specojn: vera denseco, partikla denseco kaj amasiĝa denseco. La diversaj densecoj estas difinitaj jene:

1. Vera denseco rilatas al la denseco akirita dividante la pulvormason per la volumeno (reala volumeno) ekskludante la internajn kaj eksterajn interspacojn de la partikloj. Tio estas, la denseco de la materio mem akirita post ekskludo de la volumeno de ĉiuj malplenoj.
2. Partiklodenseco rilatas al la denseco de partikloj akiritaj dividante la pulvormason dividitan per la partiklovolumeno inkluzive de la malferma truo kaj la fermita truo. Tio estas, la interspaco inter la partikloj, sed ne la fajnaj poroj ene de la partikloj, la denseco de la partikloj mem.
3. Akumula denseco, tio estas, tega denseco, rilatas al la denseco akirita de la pulvora maso dividita per la volumo de la tegaĵo formita de la pulvoro. La volumeno uzita inkluzivas la porojn de la partikloj mem kaj la malplenojn inter la partikloj.

Por la sama pulvoro, vera denseco> partiklodenseco> paka denseco. La poreco de la pulvoro estas la rilatumo de la poroj en la pulvorpartikla tegaĵo, tio estas, la rilatumo de la volumeno de la malpleno inter la pulvoraj partikloj kaj la poroj de la partikloj al la totala volumo de la tegaĵo, kiu estas ofte esprimita. kiel procento. La poreco de pulvoro estas ampleksa posedaĵo rilata al partiklomorfologio, surfaca stato, partiklograndeco kaj partiklogranda distribuo. Ĝia poreco rekte influas la enfiltriĝon de elektrolito kaj litiojona transdono. Ĝenerale, ju pli granda la poreco, des pli facila la elektrolita enfiltriĝo, kaj des pli rapida la litiojona transdono. Tial, en la dezajno de litio baterio, foje por determini la porecon, ofte uzata hidrargo premo metodo, gaso adsorción metodo, ktp Povas ankaŭ esti akirita uzante la denseco kalkulo. La poreco ankaŭ povas havi malsamajn implicojn dum uzado de malsamaj densecoj por la kalkuloj. Kiam la denseco de la poreco de la vivanta substanco, la kondukta agento kaj la liganto estas kalkulita per la vera denseco, la kalkulita poreco inkluzivas la interspacon inter la partikloj kaj la breĉo ene de la partikloj. Kiam la poreco de la vivanta substanco, kondukta agento kaj ligilo estas kalkulita per la partiklodenseco, la kalkulita poreco inkluzivas la interspacon inter la partikloj, sed ne la interspacon ene de la partikloj. Sekve, la pora grandeco de la litio-baterio-elektrodo-folio estas ankaŭ mult-skala, ĝenerale la breĉo inter la eroj estas en la mikrona skalo, dum la breĉo ene de la partikloj estas en la nanometro al sub-submicro-skalo. En poraj elektrodoj, la rilato de transporttrajtoj kiel ekzemple efika difuzeco kaj kondukteco povas esti esprimita per la sekva ekvacio:

Kie D0 reprezentas la internan difuzan (konduktaĵon) indicon de la materialo mem, ε estas la volumenofrakcio de la ekvivalenta fazo, kaj τ estas la kurbiĝo de la ekvivalenta fazo. En la makroskopa homogena modelo, la Bruggeman-rilato estas ĝenerale uzita, prenante la koeficienton ɑ =1.5 por taksi la efikan pozitivecon de la poraj elektrodoj.

La elektrolito estas plenigita en la poroj de la poraj elektrodoj, en kiuj la litiojonoj estas kondukitaj tra la elektrolito, kaj la konduktaj trajtoj de la litiojonoj estas proksime rilataj al la poreco. Ju pli granda la poreco, des pli alta la volumena frakcio de la elektrolitfazo, kaj des pli granda la efika kondukteco de litiojonoj. En la pozitiva elektroda folio, elektronoj estas transdonitaj tra la karbona glua fazo, la volumena frakcio de la karbona glua fazo kaj la ĉirkaŭvojo de la karbona glua fazo rekte determinas la efikan konduktivecon de elektronoj.

La poreco kaj la volumena frakcio de la karbona glua fazo estas kontraŭdiraj, kaj la granda poreco neeviteble kondukas al la volumena frakcio de la karbona glua fazo, tial la efikaj konduktaj propraĵoj de litiaj jonoj kaj elektronoj ankaŭ estas kontraŭdiraj, kiel montrite en Figuro 2. Ĉar la poreco malpliiĝas, la efektiva kondukteco de litiojono malpliiĝas dum la elektrona efika kondukteco pliiĝas. Kiel ekvilibrigi la du ankaŭ estas kritika en la elektroddezajno.

Figuro 2 Skema diagramo de poreco kaj litiojono kaj elektrona kondukteco

2. Tipo kaj detekto de polusaj difektoj

 

Nuntempe, en la procezo de preparado de kuirilaraj polusoj, pli kaj pli da interretaj detektaj teknologioj estas adoptitaj, por efike identigi la fabrikajn difektojn de produktoj, forigi misajn produktojn kaj ĝustatempajn reagojn al la produktado-linio, aŭtomatajn aŭ manajn ĝustigojn al la produktado. procezo, por redukti la difektan indicon.

La interretaj detektaj teknologioj ofte uzataj en fabrikado de polusaj folioj inkluzivas detekton de karakterizaj suspensiaĵoj, detektado de kvalito de polusaj folioj, detektado de dimensio kaj tiel plu, Ekzemple: (1) la interreta viskozeco-mezurilo estas rekte instalita en la tegaĵa stokujo por detekti la reologian. karakterizaĵoj de la suspensiaĵo en reala tempo, Testu la stabilecon de la suspensiaĵo; (2) Uzante X-radion aŭ β-radion en la tega procezo, Ĝia alta mezura precizeco, Sed granda radiado, alta prezo de ekipaĵo kaj bontena problemo; (3) Laser-interreta dikecmezura teknologio estas aplikata por mezuri la dikecon de la polusa folio, La mezura precizeco povas atingi ± 1. 0 μ m, Ĝi ankaŭ povas montri la ŝanĝan tendencon de mezurita dikeco kaj dikeco en reala tempo, Faciligi la spureblecon de datumoj. kaj analizo; (4) CCD-vidteknologio, Tio estas, la linia tabelo CCD estas uzata por skani la mezurita objekto, Realtempa bilda prilaborado kaj analizo de difektaj kategorioj, Realigi la nedetruan interretan detekton de la polusa folio surfacaj difektoj.

Kiel ilo por kvalito-kontrolo, interreta testa teknologio ankaŭ estas esenca por kompreni la korelacion inter difektoj kaj bateria rendimento, por determini la kvalifikitajn / nekvalifikitajn kriteriojn por duonpretaj produktoj.

En ĉi-lasta parto, la nova metodo de surfaca detektado de difektoj teknologio de litio-jona baterio, infraruĝa termika bildigo teknologio kaj la rilato inter tiuj malsamaj difektoj kaj elektrokemia agado estas mallonge enkondukitaj.konsultu D. Mohanty ĝisfunda studo de Mohanty et al.

(1) Oftaj difektoj sur la polusa folisurfaco

Figuro 3 montras la komunajn difektojn sur la surfaco de la litiojona baterioelektrodo, kun la optika bildo maldekstre kaj la bildo kaptita de la termika bildilo dekstre.

Figuro 3 Oftaj difektoj sur la surfaco de la polusa folio: (a, b) bulge koverto / agregaĵo; (c, d) guti materialon / pinhole; (e, f) metala fremda korpo; (g, h) neegala tegaĵo

 

(A, b) levita ŝvelaĵo / agregaĵo, tiaj difektoj povas okazi se la suspensiaĵo estas egale movita aŭ la tegrapideco estas malstabila. La kunigo de gluaj kaj karbonigraj konduktaj agentoj kondukas al malalta enhavo de aktivaj ingrediencoj kaj malpeza pezo de polusaj tabeloj.

 

(c, d) guto / pinhole, ĉi tiuj misaj areoj ne estas kovritaj kaj estas kutime produktitaj de vezikoj en la suspensiaĵo. Ili reduktas la kvanton de aktiva materialo kaj elmontras la kolektilon al la elektrolito, tiel reduktante la elektrokemian kapaciton.

 

(E, f) metalaj fremdaj korpoj, suspensiaĵo aŭ metalaj fremdaj korpoj enkondukitaj en la ekipaĵo kaj medio, kaj metalaj fremdaj korpoj povas kaŭzi grandan damaĝon al litio-kuirilaroj. Grandaj metalaj partikloj rekte donas la diafragmon, rezultigante fuŝkontakton inter la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj, kio estas fizika kurta cirkvito. Krome, kiam la metala fremda korpo estas miksita en la pozitivan elektrodon, la pozitiva potencialo pliiĝas post ŝarĝo, la metalo solvas, disvastiĝas tra la elektrolito, kaj poste precipitiĝas sur la negativan surfacon, kaj fine trapikas la diafragmon, formante mallongan cirkviton, kiu estas kemia dissolva kurta cirkvito. La plej oftaj metalaj fremdaj korpoj en la bateria fabrikejo estas Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, ktp.

 

(g, h) neegala tegaĵo, kiel la suspensiaĵo miksado ne sufiĉas, la partiklo fineco estas facile aperi strioj kiam la partiklo estas granda, rezultigante malebenan tegaĵon, kiu influos la konsistencon de la kuirilaro kapablo, kaj eĉ aperos tute. neniu tega strio, havas efikon sur la kapablo kaj sekureco.

(2) Polusa blato surfaca detektado de difektoj teknologio Infraruĝa (IR) termika bildigo teknologio estas uzata por detekti malgrandajn difektojn sur sekaj elektrodoj kiuj povas damaĝi la agado de litio-jonaj kuirilaroj. Dum la interreta detekto, se la elektroddifekto aŭ malpurigaĵo estas detektita, marku ĝin sur la polusa folio, forigu ĝin en la posta procezo, kaj komentu ĝin al la produktadlinio, kaj ĝustigu la procezon ĝustatempe por forigi la difektojn. Infraruĝa radio estas speco de elektromagneta ondo, kiu havas la saman naturon kiel radiondoj kaj videbla lumo. Speciala elektronika aparato estas uzata por konverti la temperaturdistribuon de la surfaco de objekto en videblan bildon de la homa okulo, kaj montri la temperaturdistribuon de la surfaco de objekto en malsamaj koloroj estas nomata infraruĝa termika bildiga teknologio. Ĉi tiu elektronika aparato nomiĝas infraruĝa termika bildilo. Ĉiuj objektoj super absoluta nulo (-273℃) elsendas infraruĝan radiadon.
Kiel montrite en Figuro 4, la infraruĝa termika aproksimilo (IR-Ĉambro) uzas la infraruĝan detektilon kaj la optikan bildigan celon por akcepti la infraruĝan radian energian distribuoskemon de la mezurita celobjekto kaj reflekti ĝin sur la fotosentema elemento de la infraruĝa detektilo por akiri la infraruĝa termika bildo, kiu respondas al la termika distribukampo sur la surfaco de la objekto. Kiam estas difekto sur la surfaco de objekto, la temperaturo ŝanĝiĝas en la areo. Tial ĉi tiu teknologio ankaŭ povas esti uzata por detekti la difektojn sur la surfaco de la objekto, precipe taŭgaj por iuj difektoj, kiuj ne povas esti distingitaj per optikaj detektaj rimedoj. Kiam la sekiga elektrodo de litiojona baterio estas detektita interrete, la elektroda elektrodo unue estas surradiita de la fulmo, la surfaca temperaturo ŝanĝiĝas, kaj tiam la surfaca temperaturo estas detektita per termika bildilo. La bildo de varmodistribuo estas bildigita, kaj la bildo estas prilaborita kaj analizita en reala tempo por detekti la surfacajn difektojn kaj marki ilin ĝustatempe.D. Mohanty La studo instalis termikan bildilon ĉe la elirejo de la sekiga forno por detekti la temperaturdistribuan bildon de la elektroda foliosurfaco.

Figuro 5 (a) estas temperaturdistribua mapo de la tega surfaco de la NMC-pozitiva polusa tuko detektita de la termika bildilo, kiu enhavas tre malgrandan difekton, kiu ne povas esti distingita per la nuda okulo. La temperaturdistribua kurbo egalrilatanta al la itinersegmento estas montrita en la interna enigaĵo, kun temperaturpiko ĉe la difektpunkto. En Figuro 5 (b), la temperaturo pliiĝas loke en la responda skatolo, respondante al la difekto de la polusa foliosurfaco. FIG. 6 estas surfactemperatura distribua diagramo de la negativa elektroda folio montranta la ekziston de difektoj, kie la pinto de temperaturpliiĝoj respondas al la veziko aŭ agregaĵo, kaj la areo de temperaturo malpliiĝas respondas al la pintruo aŭ guto.

Figuro 5 Temperaturdistribuo de la pozitiva elektroda foliosurfaco

Figuro 6 Temperaturdistribuo de negativa elektroda surfaco

 

Videblas, ke la termika bilda detekto de temperaturdistribuo estas bona rimedo de polusa folio surfaca difekto-detekto, kiu povas esti uzata por la kvalita kontrolo de polusa folio fabrikado.3. Efiko de polusaj surfacaj difektoj sur bateria rendimento

 

(1) Efiko sur bateria multiplika kapablo kaj Coulomb-efikeco

Figuro 7 montras la influkurbon de la entuto kaj pintruo sur la baterio multiplika kapacito kaj la coulen efikeco. La entuto povas efektive plibonigi la bateriokapaciton, sed redukti la coulen-efikecon. La pintruo reduktas la bateriokapaciton kaj la Kulun-efikecon, kaj la Kulun-efikeco malpliiĝas multe je alta rapideco.

Figuro 7 katodo agregaĵo kaj pinhole efiko sur la baterio kapablo kaj la efikeco de figuro 8 estas malebena tegaĵo, kaj metalo fremda korpo Co kaj Al sur la baterio kapablo kaj la efiko de la efikeco kurbo, malebena tegaĵo redukti kuirilaro unuo maso kapablo 10% - 20%, sed la tuta bateria kapablo malpliiĝis je 60%, tio montras, ke la vivanta maso en la polusa peco signife reduktiĝis. Metalo Co fremda korpo reduktita kapacito kaj Coulomb efikeco, eĉ en 2C kaj 5C alta pligrandigo, neniu kapablo entute, kiu povas esti pro la formado de metalo Co en la elektrokemia reago de litio kaj litio enigita, aŭ ĝi povas esti la metalaj eroj blokita la diafragmo poro kaŭzis mikro mallonga cirkvito.

Figuro 8 Efikoj de pozitiva elektrodo malebena tegaĵo kaj metalaj fremdaj korpoj Co kaj Al sur bateria multiplika kapablo kaj coulen-efikeco

Resumo de katoda foliodifektoj: La manĝoj en la katoda tuko reduktas la Kulomban efikecon de la baterio. La pintruo de la pozitiva tegaĵo reduktas la Coulomb-efikecon, rezultigante malbonan multobligan efikecon, precipe ĉe alta nuna denseco. La heterogena tegaĵo montris malbonan pligrandigan efikecon. Metalpartiklaj malpurigaĵoj povas kaŭzi mikro-kurtcirkvitojn, kaj tial povas multe redukti la bateriokapaciton.
Figuro 9 montras la efikon de la negativa elflua folistrio sur la multiplika kapablo kaj Kulun-efikeco de la baterio. Kiam la elfluo okazas ĉe la negativa elektrodo, la kapablo de la baterio estas signife reduktita, sed la gram-kapacito ne estas evidenta, kaj la efiko al la efikeco de Kulun ne estas grava.

 

Figuro 9 Influo de negativa elektroda elflua folistrio sur bateria multiplika kapablo kaj Kulun-efikeco (2) Influo sur bateria multiplika ciklo-agado Figuro 10 estas la rezulto de la influo de la elektroda surfacdifekto sur bateria multiplika ciklo. La influrezultoj estas resumitaj jene:
Agregado: ĉe 2C, la kapacito prizorgado de 200 cikloj estas 70% kaj la difekta baterio estas 12%, dum en 5C-ciklo, la kapacita bontenada indico de 200 cikloj estas 50% kaj la difekta baterio estas 14%.
Needlehole: la kapacita mildigo estas evidenta, sed neniu entuta difekto mildigo estas rapida, kaj la kapacita bontenado indico de 200 cikloj 2C kaj 5C estas 47% kaj 40%, respektive.
Metala fremda korpo: la kapablo de metala Co fremda korpo estas preskaŭ 0 post pluraj cikloj, kaj la 5C-cikla kapablo de metala fremda korpo Al-folio malpliiĝas signife.
Likstrio: Por la sama elflua areo, la bateriokapacito de multoblaj pli malgrandaj strioj malpliiĝas pli rapide ol pli granda strio (47% por 200 cikloj en 5C) (7% por 200 cikloj en 5C). Ĉi tio indikas, ke ju pli granda estas la nombro da strioj, des pli granda la efiko al la bateriociklo.

Figuro 10 Efiko de elektrodaj foliaj surfacdifektoj sur ĉela indico-ciklo

 

Ref.: [1] Ne-detrua taksado de fendo-die-tegitaj litiaj sekundaraj baterielektrodoj per enlinia lasera kalibro kaj IR-termografiometodoj [J].ANALYTICALMETHODS.2014, 6(3): 674-683.[2]Efiko. de elektrodo fabrikado difektoj sur elektrokemia agado de litio-jonaj baterioj: Kono de la bateria fiasko fontoj [J]. Journal of Power Sources.2016, 312: 70-79.