Mariha a tla, sheba ts'ebetso ea tlhahlobo ea mocheso o tlase oa libeteri tsa lithium-ion

Ts'ebetso ea libeteri tsa lithium-ion e ameha haholo ke litšobotsi tsa bona tsa kinetic. Hobane Li+ e hloka ho heletsoa pele ha e kenngoa ka har'a thepa ea graphite, e hloka ho sebelisa tekanyo e itseng ea matla le ho sitisa ho ata ha Li + ho graphite. Ho e-na le hoo, ha Li + e lokolloa linthong tsa graphite ho kena tharollo, mokhoa oa ho rarolla o tla etsahala pele, 'me mokhoa oa ho rarolla ha o hloke tšebeliso ea matla. Li + e ka tlosa graphite kapele, e lebisang ho kamohelo e mpe haholo ea tefiso ea thepa ea graphite. Ho amoheleheng ho tsholotsweng .

Lithempereichara tse tlase, litšobotsi tsa kinetic tsa electrode e mpe ea graphite li ntlafetse 'me li mpefala. Ka hona, polarization ea electrochemical ea electrode e mpe e matlafatsoa haholo nakong ea ts'ebetso ea ho tjhaja, e ka lebisang habonolo ho pula ea metallic lithium holim'a electrode e mpe. Lipatlisiso tse entsoeng ke Christian von Lüders oa Technical University of Munich, Jeremane, li bontšitse hore ho -2 ° C, tekanyo ea tefiso e feta C / 2, 'me palo ea tšepe ea lithium precipitation e eketseha haholo. Ka mohlala, ka tekanyo ea C / 2, palo ea lithium plating holim'a elektrode e hanyetsanang e ka ba tefiso eohle. 5.5% ea matla empa e tla fihla ho 9% tlas'a kholo ea 1C. The precipitated metallic lithium e ka 'na ea tsoela pele ho ea pele' me qetellong ea fetoha lithium dendrites, ea phunyeletsa ka har'a diaphragm le ho baka ho potoloha ha li-electrode tse ntle le tse mpe. Ka hona, hoa hlokahala ho qoba ho tjhaja betri ea lithium-ion ka mocheso o tlase ka hohle kamoo ho ka khonehang. Ha e tlameha ho tjhaja betri ka mocheso o tlase, ke habohlokoa ho khetha motlakase o monyenyane ho tjhaja betri ea lithium-ion ka hohle kamoo ho ka khonehang 'me u boloke ka botlalo betri ea lithium-ion ka mor'a ho tjhaja ho netefatsa hore lithium ea tšepe e theoha ho tloha ho electrode e mpe. e ka itšoara ka graphite 'me ea kenngoa hape ka har'a electrode e mpe ea graphite.

Veronika Zinth le ba bang ba Technical University of Munich ba ile ba sebelisa li-neutron diffraction le mekhoa e meng ea ho ithuta boitšoaro ba lithium-evolution ea libeteri tsa lithium-ion mocheso o tlase oa -20 ° C. Neutron diffraction esale e le mokhoa o mocha oa ho lemoha lilemong tsa morao tjena. Ha ho bapisoa le XRD, diffraction ea neutron e na le maikutlo a mangata ho lisebelisoa tsa leseli (Li, O, N, joalo-joalo), kahoo e loketse haholo bakeng sa tlhahlobo e sa senyeheng ea libeteri tsa lithium-ion.

Tekong, VeronikaZinth o sebelisitse betri ea NMC111/graphite 18650 ho ithuta boitšoaro ba lithium evolution ea libeteri tsa lithium-ion ka mocheso o tlase. Betri e qosoa le ho lokolloa nakong ea teko ho latela mokhoa o bontšitsoeng setšoantšong se ka tlase.

Setšoantšo se latelang se bontša phetoho ea mohato oa electrode e mpe tlas'a li-SoC tse fapaneng nakong ea potoloho ea bobeli ea ho tjhaja ka tekanyo ea C / 30 ea ho tjhaja. Ho ka bonahala eka ho 30.9% SoC, mekhahlelo ea electrode e mpe haholo-holo LiC12, Li1-XC18, le palo e nyenyane ea LiC6 Composition; kamora hore SoC e fete 46%, matla a phapano a LiC12 a ntse a fokotseha, ha matla a LiC6 a ntse a eketseha. Leha ho le joalo, esita le ka mor'a hore tefiso ea ho qetela e phethoe, kaha ke 1503mAh feela e qosoa ka mocheso o tlaase (bokhoni ba 1950mAh mocheso oa kamore), LiC12 e teng ka elektrode e fosahetseng. Ha re re motlakase oa ho tjhaja o fokotsehile ho C/100. Boemong boo, betri e ntse e ka fumana matla a 1950mAh ka mocheso o tlase, e leng se bontšang hore ho fokotseha ha matla a libeteri tsa lithium-ion ka mocheso o tlase haholo-holo ka lebaka la ho senyeha ha maemo a kinetic.

Setšoantšo se ka tlase se bontša phetoho ea karolo ea graphite ka eleketrode e mpe nakong ea ho tjhaja ho latela sekhahla sa C / 5 ka mocheso o tlase oa -20 ° C. E ka bona hore phetoho ea karolo ea graphite e fapane haholo ha e bapisoa le tefiso ea C / 30. E ka bonoa ho tsoa palong hore ha SoC> 40%, matla a karolo ea betri ea LiC12 tlasa sekhahla sa tefo ea C/5 a fokotseha butle haholo, mme keketseho ea matla a karolo ea LiC6 le eona e fokola haholo ho feta ea C/30. sekhahla sa tefiso. E bonts'a hore ka sekhahla se batlang se phahame sa C/5, LiC12 e tlase e ntse e tsoela pele ho kenella ka har'a lithium mme e fetoleloa ho LiC6.

Palo e ka tlase e bapisa liphetoho tsa mekhahlelo ea electrode e mpe ea graphite ha e lefella litekanyetso tsa C / 30 le C / 5, ka ho latellana. Setšoantšo se bontša hore bakeng sa litekanyetso tse peli tse fapaneng tsa ho tjhaja, lithium-futsane phase Li1-XC18 e tšoana haholo. Phapang e bonahala haholo-holo mekhahlelong e 'meli ea LiC12 le LiC6. E ka bonoa ho tloha setšoantšong hore mokhoa oa phetoho oa mohato ka electrode e mpe e batla e le haufi le mohato oa pele oa ho lefisa tlas'a litekanyetso tse peli tsa tefiso. Bakeng sa karolo ea LiC12, ha matla a ho tjhaja a fihla ho 950mAh (49% SoC), mokhoa o fetohang o qala ho bonahala o fapane. Ha e fihla 1100mAh (56.4% SoC), mohato oa LiC12 tlas'a likhatiso tse peli o qala ho bontša lekhalo le leholo. Ha o lefisa ka tekanyo e tlaase ea C / 30, ho fokotseha ha sethala sa LiC12 ho potlakile haholo, empa ho theoha ha karolo ea LiC12 ka sekhahla sa C / 5 ho lieha haholo; ke hore, maemo a kinetic a ho kenngoa ha lithium ka electrode e mpe e senyeha ka mocheso o tlaase. , E le hore LiC12 e tsoele pele ho kopanya lithium ho hlahisa lebelo la mohato oa LiC6 e fokotsehile. Ka mokhoa o ts'oanang, karolo ea LiC6 e eketseha ka potlako haholo ka sekhahla se tlase sa C/30 empa e tsamaea butle haholo ka sekhahla sa C/5. Sena se bontša hore ka tekanyo ea C / 5, ho feta petite Li e kenngoa ka har'a sebopeho sa kristale ea graphite, empa se thahasellisang ke hore matla a betri (1520.5mAh) ka tekanyo ea tefiso ea C / 5 e phahame ho feta ea C. / 30 sekhahla sa tefiso. Matla (1503.5mAh) a phahame. Li e eketsehileng tse sa kenngoa ka har'a electrode ea graphite e mpe e ka 'na ea e-ba le metsi holim'a graphite holim'a mokhoa oa metallic lithium. Mokhoa oa ho ema ka mor'a ho qeta ho tjhaja o boetse o paka sena ho tloha lehlakoreng-hanyenyane.

Setšoantšo se latelang se bontša sebopeho sa mohato oa electrode e mpe ea graphite ka mor'a ho tjhaja le ka mor'a ho siuoa lihora tse 20. Qetellong ea ho tjhaja, mohato oa electrode e mpe ea graphite e fapane haholo tlas'a litekanyetso tse peli tsa ho tjhaja. Ho C/5, karo-karolelano ea LiC12 ho anode ea graphite e phahame, 'me peresente ea LiC6 e tlase, empa ka mor'a ho ema lihora tse 20, phapang pakeng tsa tse peli e fetohile e nyenyane.

Setšoantšo se ka tlase se bontša phetoho ea mohato oa electrode e mpe ea graphite nakong ea ts'ebetso ea polokelo ea 20h. E ka bona ho tloha setšoantšong hore le hoja mekhahlelo ea li-electrode tse peli tse hanyetsanang li ntse li fapane haholo qalong, ha nako ea polokelo e ntse e eketseha, mefuta e 'meli ea ho tjhaja Sethala sa anode ea graphite tlas'a ho hōlisa se fetohile haufi haholo. LiC12 e ka tsoela pele ho fetoloa hore e be LiC6 nakong ea ts'ebetso ea shelving, e bonts'ang hore Li e tla tsoela pele ho kenngoa ka har'a graphite nakong ea ts'ebetso ea ho boloka. Karolo ena ea Li ho ka etsahala hore ebe ke metallic lithium precipitated holim'a eleketrode negative graphite mocheso tlaase. Tlhahlobo e eketsehileng e bontšitse hore qetellong ea ho tjhaja ka tekanyo ea C / 30, tekanyo ea lithium intercalation ea electrode e mpe ea graphite e ne e le 68%. Leha ho le joalo, tekanyo ea ho kena-kenana ha lithium e eketsehile ho 71% ka mor'a ho bolokoa, keketseho ea 3%. Qetellong ea ho lefisa ka tekanyo ea C / 5, tekanyo ea ho kenya lithium ea electrode e mpe ea graphite e ne e le 58%, empa ka mor'a hore e tlohe lihora tse 20, e eketsehile ho 70%, keketseho ea 12%.

Lipatlisiso tse ka holimo li bontša hore ha u tjhaja ka mocheso o tlase, matla a betri a tla fokotseha ka lebaka la ho senyeha ha maemo a kinetic. E tla boela e fokotse tšepe ea lithium holim'a electrode e mpe ka lebaka la ho fokotseha ha sekhahla sa ho kenngoa ha graphite lithium. Leha ho le joalo, ka mor'a nako ea polokelo, Karolo ena ea metallic lithium e ka kenngoa ka graphite hape; ka tšebeliso ea sebele, nako ea sethala hangata e khutšoanyane, 'me ha ho na tiiso ea hore lithium tsohle tsa tšepe li ka kenngoa ka graphite hape, kahoo ho ka' na ha etsa hore lithium tse ling tsa tšepe li tsoele pele ho ba teng ka har'a electrode e mpe. Bokaholimo ba betri ea lithium-ion bo tla ama matla a betri ea lithium-ion mme e ka hlahisa li-dendrite tsa lithium tse behang ts'ireletseho ea betri ea lithium-ion kotsing. Ka hona, leka ho qoba ho tjhaja betri ea lithium-ion ka mocheso o tlase. Hona joale e tlaase, 'me ka mor'a ho beha, etsa bonnete ba hore nako ea sethala e lekaneng ho felisa lithium ea tšepe ka har'a electrode e mpe ea graphite.

Sehlooho sena se bua haholo ka litokomane tse latelang. Tlaleho e sebelisoa feela ho tsebahatsa le ho hlahloba mesebetsi ea mahlale e amanang le eona, ho ruta ka phaposing, le lipatlisiso tsa mahlale. Eseng bakeng sa tšebeliso ea khoebo. Haeba u na le litaba tsa litokelo tsa molao, ka kopo ikutloe u lokolohile ho ikopanya le rona.

1.Rate bokhoni ba lisebelisoa tsa graphite e le li-electrode tse mpe ho lithium-ion capacitors,Electrochimica Acta 55 (2010) 3330 - 3335 , SRSivakkumar,JY Nerkar,AG Pandolfo

2.Lithium plating ka libeteri tsa lithium-ion tse batlisisitsoeng ka ho phomotsoa ha voltage le in situ neutron diffraction,Journal of Power Sources 342(2017)17-23, Christian von Lüders, Veronika Zinth, Simon V.Erhard, Patrick J.Osswald, Michael Hofman , Ralph Gilles, Andreas Jossen

3.Lithium plating ka libeteri tsa lithium-ion mochesong o ka tlaase ho moo o batlisisitsoeng ke in situ neutron diffraction, Journal of Power Sources 271 (2014) 152-159, Veronika Zinth, Christian von Lüders, Michael Hofmann, Johannes Hattendorff, Irmgard Buchberger, Simon Erhard, Joana Rebelo-Kornmeier, Andreas Jossen, Ralph Gilles