Ho Utulla Lekunutu: Bokhoni bo Botle ba Theory ho Libetri tsa Lithium-Ion
By hoppt
Hobaneng ha betri ea lithium e le teng e le ntho e makatsang ea matla a theoretical
Ka libeteri tsa lithium-ion (LIBs), li-electrode tse ngata tsa transition metal oxide-based li bonts'a matla a polokelo a phahameng ka mokhoa o sa tloaelehang ho feta boleng ba bona ba theory. Le hoja ketsahalo ena e 'nile ea tlalehoa ka ho pharaletseng, mekhoa ea motheo ea physicochemical ea thepa ena e ntse e le thata' me e ntse e le taba ea phehisano.
Boemo ba liphetho
Haufinyane tjena, Moprofesa Miao Guoxing oa Univesithi ea Waterloo, Canada, Moprofesa Yu Guihua oa Univesithi ea Texas e Austin, le Li Hongsen le Li Qiang ba tsoang Univesithing ea Qingdao ba ile ba phatlalatsa ka kopanelo pampiri ea lipatlisiso mabapi le Lintho tsa Tlhaho tlas'a sehlooho sa "Bokhoni bo eketsehileng ba polokelo ho Transition metal oxide lithium-ion libetri tse senotsoeng ke in situ magnetometry". Mosebetsing ona, bangoli ba sebelisitsoeng ho situ magnetic monitoring ho bontša boteng ba matla holim'a capacitance holim'a nanoparticles ea tšepe le hore palo e kholo ea li-electrone tsa spin-polarized li ka bolokoa ka li-nanoparticles tsa tšepe tse seng li fokotsehile, tse lumellanang le mochine oa tefiso ea sebaka. Ho phaella moo, mochine o senotsoeng oa tefiso ea sebaka o ka fetisetsoa ho metsoako e meng ea tšepe ea phetoho, e fana ka tataiso ea bohlokoa bakeng sa ho thehoa ha mekhoa e tsoetseng pele ea ho boloka matla.
Lintlha tsa bohlokoa tsa lipatlisiso
(1) Fe e tloaelehileng e ile ea ithutoa ka ho sebelisa mokhoa oa ho shebella in-situ magnetic monitoring3O4/ Evolution ea sebopeho sa elektronike ka hare ho betri ea Li;
(2) e senola hore Fe3O4In the / Li system, matla a holimo a holimo ke mohloli o ka sehloohong oa matla a eketsehileng;
(3) Mochine oa capacitance ea holim'a li-nanoparticles tsa tšepe o ka fetisetsoa ho mefuta e mengata ea metsoako ea tšepe ea phetoho.
Tataiso ea mongolo le mongolo
- Sebopeho sa sebopeho le thepa ea electrochemical
Monodisperse hollow Fe e entsoe ka mekhoa e tloaelehileng ea hydrothermal3O4Nanospheres, 'me ea etsoa ka 100 mAg−1Charge le ho tsoa ka bongata ba hona joale (setšoantšo sa 1a), matla a pele a ho ntša ke 1718 mAh g−1, 1370 mAhg ka ho latellana le lekhetlo la boraro. 1Le 1,364 mAhg−1, Hole holimo 926 mAhg−1Khopolo ea litebello. Litšoantšo tsa BF-STEM tsa sehlahisoa se ntšitsoeng ka ho feletseng (Setšoantšo sa 1b-c) se bontša hore ka mor'a ho fokotsa lithium, Fe3O4The nanospheres e ile ea fetoloa hore e be tse nyenyane tsa Fe nanoparticles tse ka bang 1 - 3 nm, tse qhalakantsoeng setsing sa Li2O.
Ho bontša phetoho ea magnetism nakong ea potoloho ea electrochemical, lekhalo la magnetization ka mor'a ho tsoa ka ho feletseng ho 0.01 V le ile la fumanoa (Setšoantšo sa 1d), se bontšang boitšoaro ba superparamagnetic ka lebaka la ho thehoa ha nanoparticles.
Setšoantšo sa 1 (a) ho 100 mAg−1Fe ea ho palama baesekele ka sekhahla sa density3O4/ Tefiso e sa khaotseng ea hona joale le mothinya oa ho tsoa oa betri ea Li; (b) ka botlalo lithium Fe3O4The BF-STEM setšoantšo sa eleketrode; (c) boteng ba Li ka har'a aggregate2High-resolution BF-STEM litšoantšo tsa O le Fe ka bobeli; (d) Fe3O4The hysteresis curves ea eleketrode pele (e ntšo) le ka mor'a (putsoa), le Langevin e kentsoeng mothinya oa ho qetela (pherese).
- Ho lemoha ka nako ea 'nete ea phetoho ea sebopeho le makenete
E le ho kopanya electrochemistry le Fe3O4Of liphetoho tsa sebopeho le makenete tse amanang le Fe3O4The Electrodes li ile tsa etsoa in situ X-ray diffraction (XRD) le in situ magnetic monitoring. Fe ka letoto la mekhoa ea ho fapanyetsana ha XRD nakong ea ho tsoa ha pele ho tloha motlakase o bulehileng (OCV) ho ea ho 1.2V3O4Litlhōrō tsa diffraction ha lia ka tsa fetoha haholo ka matla kapa boemo (Setšoantšo sa 2a), se bontšang hore Fe3O4Only e bile le ts'ebetso ea Li intercalation. Ha e lefisoa ho 3V, Fe3O4The anti-spinel structure e lula e tiile, e fana ka maikutlo a hore ts'ebetso e fensetereng ena ea motlakase e ka fetoha haholo. Teko e 'ngoe ea in-situ ea matla a khoheli e kopantsoeng le liteko tse sa khaotseng tsa ho lahla tefiso e ile ea etsoa ho batlisisa hore na makenete e fetoha joang ka nako ea nnete (Setšoantšo sa 2b).
Setšoantšo sa 2 Sebopeho sa in-situ XRD le tlhokomelo ea makenete.(A) in situ XRD; (b) Fe3O4Electrochemical charge-discharge curve tlas'a 3 T e sebelisitse matla a khoheli le karabelo e ts'oanang e ka fetoloang ka har'a situ magnetic.
Ho fumana kutloisiso ea mantlha ea ts'ebetso ena ea phetoho mabapi le liphetoho tsa magnetization, karabelo ea khoheli e bokelloa ka nako ea nnete le phetoho ea karolo e tsamaisanang le liphetoho tse tsamaisoang ke electrochemically (Setšoantšo sa 3). Ho hlakile hore nakong ea ho tsoa ha pele, Fe3O4Karabelo ea magnetization ea li-electrode e fapane le lipotoloho tse ling ka lebaka la Fe nakong ea pele ea lithalization3O4Ka lebaka la phetoho e ke keng ea fetoloa ea mohato. Ha bokhoni bo theohile ho 0.78V, Fe3O4The antispinel phase e ile ea fetoloa hore e be le Li2The class FeO halite structure of O, Fe3O4The phase e ke ke ea tsosolosoa ka mor'a ho lefisa. Ka mokhoa o ts'oanang, magnetization e theoha ka potlako ho 0.482 μ b Fe-1. Ha lithialization e ntse e tsoela pele, ha ho na karolo e ncha e entsoeng, 'me matla a (200) le (220) litlhōrō tsa sehlopha sa FeO diffraction li ile tsa qala ho fokola.e lekanang Fe3O4Ha ho na tlhōrō ea bohlokoa ea XRD e bolokiloeng ha electrode e le liialized ka ho feletseng (Setšoantšo sa 3a). Hlokomela hore ha electrode ea Fe3O4 e tsoa ho 0.78V ho 0.45V, magnetization (ho tloha 0.482 μ b Fe-1 E Eketsehile ho 1.266 μ bFe-1), Sena se ne se bakoa ke phetoho ea phetoho ho tloha FeO ho Fe. Joale, qetellong ea ho tsoa, magnetization e ile ea fokotseha butle-butle ho 1.132 μ B Fe-1. Sephetho sena se fana ka maikutlo a hore tšepe ea Fe0Nanoparticles e fokolitsoeng ka botlalo e ntse e ka nka karolo molemong oa polokelo ea lithium, ka hona ho fokotsa matla a makenete a li-electrode.
Setšoantšo sa 3 Litlhokomeliso tsa boemo ba phetoho ea mohato le karabo ea matla a khoheli. (b) Fe3O4In situ tekanyo ea matla a khoheli ea li-electrochemical cycles tsa / Li lisele sebakeng se sebelisoang sa 3 T.
- Fe0/Li2Surface capacitance ea sistimi ea O
Fe3O4 Liphetoho tsa makenete tsa li-electrode li etsahala maemong a tlase, moo ho ka hlahisoang matla a eketsehileng a electrochemical, a fana ka maikutlo a boteng ba li-carriers tse sa sibolloang ka har'a sele. Ho hlahloba mokhoa oa ho boloka lithium, Fe e ile ea ithutoa ka XPS, STEM le magnetic performance spectrum3O4Electrodes ea magnetization peaks ho 0.01V,0.45V le 1.4V ho fumana mohloli oa phetoho ea makenete. Liphello li bontša hore nako ea khoheli ke ntho e ka sehloohong e amang phetoho ea makenete, hobane mokhoa o lekantsoeng oa Fe0 / Li2The Ms oa O ha o amehe ke magnetic anisotropy le interparticle coupling.
Ho utloisisa haholoanyane Fe3O4The kinetic properties of electrode at low voltage, cyclic voltammetry ka litekanyetso tse fapaneng tsa scan. Joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 4a, curve ea rectangular cyclic voltammogram e hlaha ka har'a marang-rang a pakeng tsa 0.01V le 1V (Setšoantšo sa 4a). Setšoantšo sa 4b se bontša hore karabo ea capacitive ea Fe3O4A e etsahetse ho electrode. Ka karabelo e feto-fetohang haholo ea khoheli ea ts'ebetso e sa feleng ea tefiso le ts'ebetso ea ho tsoa (Setšoantšo sa 4c), matla a makenete a eleketrode a fokotsehile ho tloha ho 1V ho ea ho 0.01V nakong ea ts'ebetso ea ho tsoa, mme a eketseha hape nakong ea ts'ebetso ea ho tjhaja, e bonts'a hore Fe0Of capacitor-joaloka karabelo ya bokahodimo e fetoha haholo.
Setšoantšo sa 4 lisebelisoa tsa electrochemical le in situ magnetic characterization ho 0.011 V. (A) The cyclic voltammetric curve.(B) boleng ba b bo khethoa ho sebelisoa kamano pakeng tsa tlhōrō ea hona joale le sekhahla sa scan; (c) phetoho e ka fetoloang ea matla a khoheli e amanang le curve-dicharge curve tlasa 5 T e sebelisitsoeng matla a khoheli.
Fe3O4 e boletsoeng ka holimo Likarolo tsa electrochemical, sebopeho le matla a khoheli a li-electrode li bonts'a hore matla a eketsehileng a betri a khethoa ke Fe0The spin-polarized surface capacitance ea nanoparticles e bakoa ke liphetoho tse tsamaeang le matla a khoheli. The spin-polarized capacitance ke phello ea spin-polarized charge accumulation at the interface mme e ka bonts'a karabo ea khoheli nakong ea tefiso le ho tsoa.to Fe3O4The electrode base, nakong ea ts'ebetso ea pele ea ho tsoa, e ile ea qhalakanngoa ho Li2Fine Fe nanoparticles sebakeng sa O substrate. kholo-to-bolumo karo-karolelano le ho hlokomela segokanyipalo se phahameng sa linaha boemong Fermi ka lebaka la haholo localized d orbitals. Ho ea ka Maier's theory model of spatial charge storage, bangoli ba fana ka maikutlo a hore li-electrone tse ngata li ka bolokoa ka lihlopha tse arohaneng tsa tšepe tsa Fe nanoparticles, tse ka fumanoang ho Fe / Li2Creating spin-polarized surface capacitor in the O nanocomposites. Setšoantšo sa 5).
kerafo 5Fe/Li2A Boemeli ba boqapi ba matla a holim'a lielektrone tse spin-polarized ho O-interface. (A) setšoantšo sa schematic sa sekhahla sa polarization state sa bokaholimo ba likaroloana tsa tšepe tsa ferromagnetic (pele le ka mor'a ho tsoa), ho fapana le polarization ea tšepe e ngata; (b) ho thehoa ha sebaka sa tefiso ea sebaka ka holim'a capacitor ea mohlala ea overstored lithium.
Kakaretso le Outlook
TM / Li e ile ea batlisisoa ke e tsoetseng pele ea in-situ magnetic monitoring2Tlhaloso ea sebopeho sa ka hare sa elektroniki sa O nanocomposite ho senola mohloli oa matla a eketsehileng a polokelo bakeng sa betri ena ea lithium-ion. Liphello li bontša hore, ka bobeli tsamaisong ea sele ea mohlala ea Fe3O4 / Li, electrochemically e fokotsehile Fe nanoparticles e ka boloka li-electrone tse ngata tsa spin-polarized, tse bakoang ke matla a mangata a sele le ho fetola magnetism haholo. Liteko li ile tsa boela tsa tiisa CoO, NiO, le FeF2And Fe2 Ho ba teng ha matla a joalo ho lisebelisoa tsa li-electrode tsa N ho bontša ho ba teng ha spin-polarized surface capacitance ea tšepe nanoparticles ka libeteri tsa lithium ion le ho rala motheo oa ts'ebeliso ea mochine ona oa ho boloka tefiso ea sebaka nakong ea phetoho e 'ngoe. lisebelisoa tsa elektrode tse entsoeng ka tšepe.
Sehokelo sa lingoliloeng
Bokhoni bo eketsehileng ba polokelo nakong ea libeteri tsa lithium-ion tsa tšepe tse hlahisoang ke in situ magnetometry (Lisebelisoa tsa Tlhaho, 2020, DOI: 10.1038 / s41563-020-0756-y)
Tšusumetso ea moralo oa moralo oa lithium electrode wafer le bofokoli ba electrode wafer ts'ebetsong
- Sengoloa sa motheo oa moralo oa filimi oa pole
Li-electrode tsa betri ea lithium ke seaparo se entsoeng ka likaroloana, se sebelisoang ka mokhoa o lekanang ho mokelikeli oa tšepe. Lithium ion battery electrode coating e ka nkoa e le thepa e kopantsoeng, haholo-holo e entsoeng ka likarolo tse tharo:
(1) Likaroloana tse sebetsang;
(2) karolo ea constituent ea conductive moemeli le moemeli (khabone sekhomaretsi mohato);
(3) Pore, tlatsa ka electrolyte.
Kamano ea molumo oa karolo ka 'ngoe e hlalosoa ka tsela e latelang:
Porosity + e phelang karolo ea bophahamo ba modumo + khabone sekhomaretsi phase volume volume =1
Moralo oa moralo oa lithium battery electrode design ke oa bohlokoa haholo, 'me joale tsebo ea motheo ea lithium battery electrode design e hlahisoa ka bokhutšoanyane.
(1) Bokhoni ba theory ea lisebelisoa tsa elektrode Bokhoni ba theory ea lisebelisoa tsa elektrode, ke hore, matla a fanoeng ke li-ion tsohle tsa lithium linthong tse amehang karabelong ea electrochemical, boleng ba eona bo baloa ka equation e latelang:
Mohlala, LiFePO4Boima ba molar ke 157.756 g/mol, mme matla a eona a theory ke:
Boleng bona bo baliloeng ke matla a theoretical gram feela. E le ho etsa bonnete ba hore sebopeho se ka fetoloang sa thepa, coefficient ea ho tlosa lithium ion e ka tlase ho 1, 'me boholo ba gram ea thepa ke:
Bokhoni ba 'nete ba gram = bokhoni ba theory ea lithium ion unplugging coefficient
(2) Bokhoni ba moralo oa betri le boima bo boholo ba lehlakore le le leng Bokhoni ba moralo oa betri bo ka baloa ka mokhoa o latelang: bokhabane ba moralo oa betri = botlaaseng ba bokaholimo bo sebetsang bo sebetsang karo-karolelano ea thepa e sebetsang ea gram
Har'a bona, sekhahla sa bokaholimo ba ho roala ke parameter ea bohlokoa ea moralo. Ha boima ba compaction bo sa fetohe, ho eketseha ha sekhahla sa ho roala holim'a metsi ho bolela hore palo ea palo e eketseha, sebaka sa phetisetso ea elektronike sea eketseha, 'me khanyetso ea elektronike e eketseha, empa tekanyo ea ho eketseha e lekanyelitsoe. Letlapeng le teteaneng la electrode, keketseho ea ho falla ha li-ion tsa lithium ka electrolyte ke lebaka le ka sehloohong le amang litšobotsi tsa karolelano. Ha ho nahanoa ka porosity le pore twists, sebaka sa ho falla ha li-ion pore ke makhetlo a mangata ho feta botenya ba letlapa la palo.
(3) Karo-karolelano ea karo-karolelano ea matla a mabe a N / P ho bokhoni bo nepahetseng e hlalosoa e le:
N / P e lokela ho ba kholo ho feta 1.0, ka kakaretso 1.04 ~ 1.20, e leng haholo-holo moralo oa polokeho, ho thibela lehlakoreng le lebe la lithium ion ho tloha pula ntle le mohloli oa kamohelo, moralo oa ho nahana ka bokhoni ba ts'ebetso, joalo ka ho kheloha ho kheloha. Leha ho le joalo, ha N / P e le kholo haholo, betri e tla lahleheloa ke matla a ke keng a khutlisoa, e leng se tla fella ka hore betri e be le matla a tlase le matla a tlase a betri.
Bakeng sa anode ea lithium titanate, moralo o feteletseng oa electrode o amoheloa, 'me matla a betri a khethoa ke bokhoni ba lithium titanate anode. Moralo o motle o fetelletseng o thusa ho ntlafatsa ts'ebetso ea mocheso o phahameng oa betri: khase e phahameng ea mocheso haholo-holo e tsoa ho eleketrode e mpe. Ka moralo o motle o feteletseng, bokhoni bo bobe bo tlaase, 'me ho bonolo ho theha filimi ea SEI holim'a lithium titanate.
(4) Compaction density le porosity ea ho roala Ts'ebetsong ea tlhahiso, ts'ebetso ea compaction ea coating ea electrode ea betri e baloa ka mokhoa o latelang. Ha ho nahanoa hore ha letlapa la palo le phuthoa, tšepe ea tšepe e atolosoa, sekhahla sa bokaholimo ba ho roala ka mor'a hore rolara e baloe ka mokhoa o latelang.
Joalokaha ho boletsoe pejana, ho roala ho na le karolo ea lintho tse phelang, karolo ea sekhomaretsi sa carbon le pore, 'me porosity e ka baloa ka equation e latelang.
Har'a bona, sekhahla se tloaelehileng sa ho roala ke: lithium betri electrode ke mofuta oa likaroloana tsa phofo tsa ho roala, hobane karoloana ea phofo holim'a sefahleho se sa tloaelehang, sebopeho se sa tloaelehang, ha se bokellana, likaroloana pakeng tsa likaroloana le likaroloana, 'me likaroloana tse ling ka boeona li na le mapetsong le li-pores, kahoo phofo bophahamo ba modumo ho akarelletsa le phofo bophahamo ba modumo, pores pakeng tsa likaroloana phofo le likaroloana, ka hona, mefuta e fapaneng e tsamaisanang ea eleketrode barbotage segokanyipalo le boemeli porosity. Boima ba likaroloana tsa phofo bo bolela boima ba phofo ka bophahamo ba yuniti. Ho ea ka molumo oa phofo, e arotsoe ka mefuta e meraro: boima ba 'nete, boima ba likaroloana le boima ba ho bokella. Li-densities tse fapaneng li hlalosoa ka tsela e latelang:
- Boima ba 'nete bo bolela boima bo fumanoang ka ho arola boima ba phofo ka molumo (molumo oa sebele) ntle le likheo tse ka hare le tse ka ntle tsa likaroloana. Ke hore, boima ba taba ka boeona bo fumanoe ka mor'a ho se kenyeletse molumo oa li-voids tsohle.
- Particle density e bolela ho teteana ha likaroloana tse fumanoeng ka ho arola boima ba phofo bo arotsoeng ke molumo oa phatsa ho kenyeletsa le lesoba le bulehileng le lesoba le koetsoeng. Ke hore, lekhalo pakeng tsa likaroloana, empa eseng li-pores tse ntle ka hare ho likaroloana, ho teteana ha likaroloana ka botsona.
- Pokello segokanyipalo, ke hore, barbotage segokanyipalo, e bua ka segokanyipalo fumanoa ke phofo boima aroloa ke bophahamo ba modumo ea barbotage e entsoeng ka phofo. Molumo o sebelisoang o kenyelletsa li-pores tsa likaroloana ka botsona le li-voids pakeng tsa likaroloana.
Bakeng sa phofo e tšoanang, 'nete density> particle density> packing density. The porosity ea phofo ke karo-karolelano ea li-pores ka phofshoana ea phofshoana, ke hore, karo-karolelano ea molumo oa sekheo pakeng tsa likaroloana tsa phofo le li-pores tsa likaroloana ho palo eohle ea ho roala, e atisang ho hlalosoa. joalo ka peresente. Porosity ea phofo ke thepa e felletseng e amanang le morphology ea likaroloana, boemo ba bokaholimo, boholo ba likaroloana le kabo ea boholo ba likaroloana. Porosity ea eona e ama ka ho toba ho kenngoa ha electrolyte le lithium ion transmission. Ka kakaretso, porosity e kholoanyane, ho nolofatsa ho kenella ha electrolyte, le ho potlakisa phetisetso ea lithium ion. Ka hona, ha ho etsoa moralo oa betri ea lithium, ka linako tse ling ho fumana hore na porosity, mokhoa o tloaelehileng oa khatello ea mercury, mokhoa oa adsorption oa khase, joalo-joalo. The porosity e ka boela ea e-ba le liphello tse fapaneng ha u sebelisa li-density tse fapaneng bakeng sa lipalo. Ha boima ba porosity ea ntho e phelang, moemeli oa conductive le binder e baloa ke boima ba 'nete, porosity e baloang e kenyelletsa lekhalo pakeng tsa likaroloana le lekhalo ka hare ho likaroloana. Ha porosity ea ntho e phelang, conductive agent le binder e baloa ke sekhahla sa likaroloana, porosity e baloang e kenyelletsa lekhalo pakeng tsa likaroloana, empa eseng lekhalo ka hare ho likaroloana. Ka hona, boholo ba pore ea lakane ea electrode ea lithium betri e boetse e na le mefuta e mengata, ka kakaretso lekhalo pakeng tsa likaroloana le boholo ba micron scale, ha lekhalo le ka hare ho likaroloana le nanometer ho ea ho submicron scale. Ho li-electrode tse porous, kamano ea thepa ea lipalangoang joalo ka diffusivity e sebetsang le conductivity e ka hlahisoa ke equation e latelang:
Moo D0 e emelang sekhahla sa karohano ea kahare (conduction) ea thepa ka boeona, ε ke karolo ea molumo oa karolo e lumellanang, 'me τ ke sekhahla sa potoloho sa mohato o lumellanang. Moetsong oa macroscopic homogeneous, kamano ea Bruggeman e sebelisoa ka kakaretso, ho nka coefficient ɑ = 1.5 ho hakanya positivity e sebetsang ea li-electrode tse porous.
Electrolyte e tletse li-pores tsa li-electrode tsa porous, tseo ho tsona li-ion tsa lithium li tsamaisoang ka electrolyte, 'me litšobotsi tsa conduction tsa lithium ion li amana haufi-ufi le porosity. Ha porosity e le kholoanyane, e phahamisa karolo ea molumo oa karolo ea electrolyte, 'me e kholoanyane conductivity e sebetsang ea li-ion tsa lithium. Leqepheng la li-electrode tse ntle, li-electrone li fetisoa ka mohato oa sekhomaretsi sa carbon, karolo ea molumo oa karolo ea sekhomaretsi sa carbon le ho kheloha ha karolo ea sekhomaretsi sa carbon ho khetholla ka ho toba hore na ho sebetsa hantle ha lielektrone ho sebetsa joang.
Porosity le karolo ea molumo oa karolo ea sekhomaretsi sa carbon lia hanyetsana, 'me porosity e kholo e lebisa ho karolo ea molumo oa carbon adhesive phase, ka hona, thepa e sebetsang ea conduction ea lithium ion le elektronike e boetse e hanyetsana, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 2. Ha porosity e fokotseha, lithium ion conductivity e sebetsang e fokotseha ha conductivity e sebetsang ea elektronike e ntse e eketseha. Mokhoa oa ho leka-lekanya tse peli hape ke oa bohlokoa molemong oa moralo oa li-electrode.
Setšoantšo sa 2 Setšoantšo sa schematic sa porosity le lithium ion le conductivity ea elektronike
2. Mofuta le ho lemoha mefokolo ea lipalo
Hajoale, ts'ebetsong ea ho lokisoa ha lipalo tsa betri, ho amoheloa mahlale a mangata a ho lemoha marang-rang, e le ho tsebahatsa bofokoli ba tlhahiso ea lihlahisoa, ho felisa lihlahisoa tse nang le bokooa, le maikutlo a nakong moleng oa tlhahiso, liphetoho tsa othomathiki kapa tsa letsoho molemong oa tlhahiso. process, ho fokotsa sekhahla se nang le phoso.
Theknoloji ea ho lemoha marang-rang e atisang ho sebelisoa ha ho etsoa lipampiri li kenyelletsa ho lemoha litšobotsi tsa slurry, ho lemoha boleng ba letlapa, ho lemoha litekanyo, joalo-joalo, mohlala: (1) mitha ea viscosity ea inthaneteng e kenngoa ka ho toba ka tanka ea polokelo ea ho koahela ho bona rheological. litšobotsi tsa slurry ka nako ea sebele, Lekola botsitso ba slurry; (2) Ho sebelisa X-ray kapa β -ray ka mokhoa oa ho roala, ho nepahala ha eona ho phahameng ho lekanya, Empa mahlaseli a maholo, theko e phahameng ea thepa le bothata ba tlhokomelo; (3) Theknoloji ea ho lekanya botenya ba Laser Inthaneteng e sebelisoa ho lekanya botenya ba letlapa la palo, Ho nepahala ha tekanyo ho ka fihla ± 1. 0 μ m, E ka boela ea bontša phetoho ea botenya le botenya bo lekantsoeng ka nako ea sebele, Thusa ho lateloa ha data. le tlhahlobo; (4) Theknoloji ea pono ea CCD, Ke hore, marang-rang a marang-rang a CCD a sebelisetsoa ho hlahloba ntho e lekantsoeng, Ts'ebetso ea nako ea sebele ea setšoantšo le tlhahlobo ea lihlopha tse nang le bokooa, Ho lemoha ho sa senyeheng ha marang-rang a marang-rang a marang-rang a marang-rang.
Joalo ka sesebelisoa sa taolo ea boleng, mahlale a tlhahlobo ea inthanete le ona a bohlokoa ho utloisisa kamano lipakeng tsa bofokoli le ts'ebetso ea betri, e le ho fumana lintlha tse tšoanelehang / tse sa tšoaneleheng bakeng sa lihlahisoa tse felileng.
Karolong e qetellang, mokhoa o mocha oa theknoloji ea ho lemoha sekoli holim'a metsi a lithium-ion battery, thekenoloji ea ho nahana ka mocheso oa infrared le kamano pakeng tsa mefokolo ena e fapaneng le ts'ebetso ea electrochemical e hlahisoa ka bokhutšoanyane.consult D. Mohanty Phuputso e feletseng ea Mohanty et al.
(1) Litšitiso tse tloaelehileng holim'a letlapa la lipalo
Setšoantšo sa 3 se bontša mefokolo e tloaelehileng holim'a lithium ion battery electrode, e nang le setšoantšo sa optical ka ho le letšehali le setšoantšo se nkiloeng ke setšoantšo sa mocheso ka ho le letona.
Setšoantšo sa 3 Litšitiso tse tloaelehileng holim'a letlapa la palo: (a, b) enfelopo e kholo / kakaretso; (c, d) ho lihela thepa / lesoba la sekoti; (e, f) 'mele osele oa tšepe; (g, h) ho roala ho sa lekanang
(A, b) leqhubu le phahamisitsoeng, mefokolo e joalo e ka hlaha haeba slurry e tsosoa ka ho lekana kapa lebelo la ho roala le sa tsitsa. Ho bokellana ha li-adhesive le carbon black conductive agents ho lebisa ho lintho tse tlaase tsa metsoako e sebetsang le boima bo bobebe ba matlapa a polar.
(c, d) drop / pinhole, libaka tsena tse nang le bokooa ha li koahetsoe 'me hangata li hlahisoa ke li-bubble ka har'a slurry. Ba fokotsa bongata ba lisebelisoa tse sebetsang mme ba pepesetsa mokelli ho electrolyte, kahoo ba fokotsa matla a electrochemical.
(E, f) lihlopha tsa kantle tsa tšepe, li-slurry kapa tšepe tse tsoang linaheng tse ling tse hlahisoang ka har'a lisebelisoa le tikoloho, 'me lihlopha tsa kantle tsa tšepe li ka baka kotsi e kholo ho libeteri tsa lithium. Likaroloana tse kholo tsa tšepe li senya diaphragm ka ho toba, e leng se etsang hore ho be le potoloho e khutšoanyane pakeng tsa li-electrode tse ntle le tse mpe, e leng potoloho e khutšoanyane ea 'mele. Ho phaella moo, ha tšepe e tsoang linaheng tse ling e kopane le electrode e ntle, bokhoni bo botle bo eketseha ka mor'a ho tjhaja, tšepe e rarolla, e hasana ka electrolyte, ebe e phalla holim'a metsi a fosahetseng, 'me qetellong e phunye diaphragm, e etsa potoloho e khutšoanyane. e leng seketsoana sa ho qhalana ha lik'hemik'hale. Mekhatlo ea tšepe e tloaelehileng ka ho fetisisa sebakeng sa fektheri ea betri ke Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, joalo-joalo.
(g, h) barbotage e sa leka-lekaneng, joalo ka ho kopanya slurry ha hoa lekana, ho bonolo ho hlaha ha liphatsa tsa phatsa ha karoloana e le khōlō, e fellang ka ho roala ho sa tšoaneng, ho tla ama ho lumellana ha matla a betri, esita le ho hlaha ka ho feletseng. ha ho na mola oa ho roala, o na le tšusumetso ho bokhoni le polokeho.
(2) Theknoloji ea ho lemoha sekoli sa Pole chip "Infrared (IR) thermal imaging technology (IR) e sebelisetsoa ho bona mefokolo e nyane ho li-electrode tse omeletseng tse ka senyang ts'ebetso ea libeteri tsa lithium-ion. Nakong ea ho fumanoa ha marang-rang, haeba ho fumanoa sekoli sa electrode kapa tšilafalo, e tšoaee letlapeng la palo, e felise ts'ebetsong e latelang, 'me u fane ka maikutlo ho mohala oa tlhahiso,' me u lokise mokhoa ona ka nako ho felisa mefokolo. Lehlaseli la infrared ke mofuta oa leqhubu la motlakase le nang le sebopeho se tšoanang le sa maqhubu a seea-le-moea le khanya e bonahalang. Sesebelisoa se khethehileng sa elektronike se sebelisetsoa ho fetola kabo ea mocheso holim'a ntho e ka holimo ho setšoantšo se bonahalang sa leihlo la motho, 'me ho bonts'a kabo ea mocheso holim'a ntho e mebala e fapaneng e bitsoa thekenoloji ea infrared thermal imaging. Sesebelisoa sena sa elektroniki se bitsoa infrared thermal imager. Lintho tsohle tse kaholimo ho zero e felletseng (-273 ℃) li ntša mahlaseli a infrared.
Joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 4, khamera ea infrared thermal approximator (IR Camera) e sebelisa sebui sa infrared le sepheo sa ho nahana ka mahlo ho amohela mokhoa oa kabo ea matla a mahlaseli a kotsi a ntho e lekantsoeng le ho e bonahatsa ho karolo ea foto ea sesebelisoa sa infrared ho fumana setšoantšo sa mocheso oa infrared, se lumellanang le sebaka sa kabo ea mocheso holim'a ntho. Ha ho na le sekoli holim'a ntho, mocheso oa fetoha sebakeng seo. Ka hona, theknoloji ena e ka boela ea sebelisoa ho lemoha mefokolo holim'a ntho, haholo-holo e loketseng mefokolo e meng e ke keng ea khetholloa ka mekhoa ea ho lemoha optical. Ha electrode ea ho omisa ea betri ea lithium ion e fumanoa Inthaneteng, electrode electrode e qala ho khantša ka flash, mocheso oa holim'a metsi o fetoha, ebe mocheso o holim'a metsi o fumanoa ka setšoantšo sa mocheso. Setšoantšo sa kabo ea mocheso se bonoa, 'me setšoantšo se sebetsoa le ho hlahlojoa ka nako ea sebele ho lemoha mefokolo e ka holim'a metsi le ho e tšoaea ka nako.D. Mohanty Boithuto bo kentse setšoantšo sa sets'oants'o sa mocheso sebakeng sa ho omisa sekoaelo ho bona setšoantšo sa kabo ea mocheso ea letlapa la elektrode.
Setšoantšo sa 5 (a) ke 'mapa oa kabo ea mocheso oa sebaka se koahetsoeng sa pampiri e ntle ea NMC e fumanoeng ke setšoantšo sa mocheso, se nang le sekoli se senyenyane haholo se ke keng sa khetholloa ka mahlo. Mokhahlelo oa kabo ea mocheso o tsamaellanang le karolo ea tsela o bonts'oa ka har'a sets'oants'o sa ka hare, ka sekhahla sa mocheso sebakeng sa sekoli. Setšoantšong sa 5 (b), mocheso o eketseha sebakeng sa heno ka lebokoseng le ts'oanang, le lumellanang le sekoli sa letlapa la palo. FEIE. 6 ke setšoantšo sa kabo ea mocheso holim'a lakane e mpe ea eleketrode e bonts'ang ho ba teng ha likoli, moo tlhōrō ea mocheso o ntseng o eketseha o lumellanang le bubble kapa aggregate, 'me sebaka sa mocheso se fokotseha se lumellana le pinhole kapa lerotholi.
Setšoantšo sa 5 Kabo ea mocheso oa letlapa le letle la electrode
Setšoantšo sa 6 Mocheso oa ho ajoa ha holim'a electrode e mpe
Ho ka bonoa hore tlhahlobo ea litšoantšo tse futhumetseng tsa kabo ea mocheso ke mokhoa o motle oa ho lemoha sekoli sa letlapa la poleiti, e ka sebelisoang ho laola boleng ba tlhahiso ea letlapa.3. Phello ea bofokoli ba poleiti holim'a ts'ebetso ea betri
(1) Tšusumetso ho matla a ho atisa betri le katleho ea Coulomb
Setšoantšo sa 7 se bonts'a tšusumetso ea sekhahla sa aggregate le pinhole ho matla a mangata a betri le katleho ea coulen. Kakaretso e ka ntlafatsa matla a betri, empa ea fokotsa ts'ebetso ea colen. Pinhole e fokotsa matla a betri le katleho ea Kulun, 'me katleho ea Kulun e fokotseha haholo ka lebelo le phahameng.
Setšoantšo sa 7 cathode aggregate le phello ea pinhole ho matla a betri le katleho ea setšoantšo sa 8 ke ho roala ho sa lekaneng, 'me tšepe e tsoang linaheng tse ling Co le Al ka matla a betri le phello ea sekhahla se sebetsang hantle, ho roala ho sa lekaneng ho fokotsa matla a betri 10% - 20%, empa matla a betri kaofela a fokotsehile ka 60%, sena se bontša hore boima bo phelang karolong ea polar bo fokotsehile haholo. 'Mele oa Metal Co o tsoang linaheng tse ling o fokolitse bokhoni le katleho ea Coulomb, esita le ka 2C le 5C e phahameng ka ho fetisisa, ha e na bokhoni ho hang, e ka' nang ea e-ba ka lebaka la ho thehoa ha tšepe ea Co ka lebaka la karabelo ea electrochemical ea lithium le lithium e kentsoeng, kapa e ka 'na ea e-ba likaroloana tsa tšepe. e thibile pore ea diaphragm e bakileng micro short circuit.
Setšoantšo sa 8 Liphello tsa li-electrode tse sa tsitsang tse sa lekanang le lihlopha tsa kantle tsa tšepe tsa Co le Al ho matla a mangata a betri le katleho ea coulen
Kakaretso ea liphoso tsa letlapa la cathode: Lijo tse ka har'a letlapa la cathode li fokotsa matla a Coulomb a betri. Mokotla oa pente e ntle o fokotsa ts'ebetso ea Coulomb, e leng se bakang ts'ebetso e fokolang ea ho atisa, haholo-holo ka bongata bo phahameng ba hona joale. The heterogeneous coating e bonts'itse ts'ebetso e fokolang ea ho holisa. Lintho tse silafatsang tsa tšepe li ka baka li-circuits tse khuts'oane, ka hona li ka fokotsa matla a betri haholo.
Setšoantšo sa 9 se bonts'a phello ea mohala o mobe oa leakage foil ho matla a mangata le Kulun e sebetsang hantle ea betri. Ha ho phalla ho etsahala ka electrode e mpe, matla a betri a fokotsehile haholo, empa matla a gram ha a totobetse, 'me phello ea katleho ea Kulun ha e bohlokoa.
Setšoantšo sa 9 Tšusumetso ea foil strip e mpe ea "electrode leakage foil" ho matla a ho atisa betri le ho sebetsa hantle ha Kulun (2) Tšusumetso ho ts'ebetso ea potoloho ea betri e ngatafalitsoeng Setšoantšo sa 10 ke phello ea tšusumetso ea bofokoli ba holim'a elektrode holim'a sekhahla sa ho atisa betri. Liphetho tsa tšusumetso li akaretsoa ka tsela e latelang:
Egregation: ho 2C, tekanyo ea tlhokomelo ea matla ea 200 cycles ke 70% le betri e nang le bokooa ke 12%, ha 5C cycle, tekanyo ea tlhokomelo ea matla a 200 cycles ke 50% le betri e nang le bokooa ke 14%.
Needlehole: ho fokotsa matla hoa hlaka, empa ha ho phokotso e akaretsang ea bofokoli e potlakile, 'me sekhahla sa tlhokomelo ea matla sa lipotoloho tse 200 2C le 5C ke 47% le 40%, ka ho latellana.
'Mele oa kantle oa tšepe oa tšepe: matla a tšepe ea 'mele oa kantle ho naha ke hoo e ka bang 0 ka mor'a lipotoloho tse' maloa, 'me matla a potoloho ea 5C ea' mele oa kantle oa tšepe Al foil o fokotseha haholo.
Leak strip: Bakeng sa sebaka se tšoanang sa ho lutla, matla a betri ea mela e menyenyane e mengata e fokotseha ka potlako ho feta mola o moholo (47% bakeng sa li-cycle 200 ho 5C) (7% bakeng sa li-cycle tse 200 ho 5C). Sena se supa hore ha melata e le kholoanyane, ts'usumetso e kholo ea potoloho ea betri.
Setšoantšo sa 10 Phello ea liphoso tsa letlapa la electrode holim'a potoloho ea sekhahla sa lisele
Ref.: [1] Tlhahlobo e sa senyeheng ea slot-die-coated lithium secondary batteryelectrodes ka in-line laser caliper le IR thermography mekhoa [J].ANALYTICALMETHODS.2014, 6(3): 674-683.[2]Phello. ea bofokoli ba ho etsa li-electrode ho li-electrochemical performance tsa libeteri tsa lithium-ion: Ho ela hloko mehloli ea ho hloleha ha betri [J] .Journal of Power Sources.2016, 312: 70-79.
