Daah-furka Sirta: Awood Aragtiyeed Sare ee baytariyada Lithium-Ion

Waa maxay sababta baytariyada lithium u jiraan ifafaale awood aragtiyeed sare

Batariyada lithium-ion (LIBs), korantado badan oo bir ah oo oksaydh ku salaysan oo kala guur ah ayaa muujinaya awood kaydin oo aan caadi ahayn oo ka baxsan qiimahooda aragtiyeed. Inkasta oo dhacdadan si weyn loo soo sheegay, hababka physicochemical ee aasaasiga ah ee alaabtan ayaa weli ah mid aan la fahmi karin oo weli ah arrin dood ah.

Xogta natiijooyinka

Dhawaan, Professor Miao Guoxing oo ka socda Jaamacadda Waterloo, Canada, Professor Yu Guihua oo ka tirsan Jaamacadda Texas ee Austin, iyo Li Hongsen iyo Li Qiang oo ka socda Jaamacadda Qingdao ayaa si wadajir ah u daabacay warqad cilmi-baaris ah oo ku saabsan Qalabka Dabiiciga ah iyada oo cinwaankeedu yahay "Awoodda kaydinta dheeraadka ah baytariyada lithium-ion ee birta oxide-ka beddelka ah ayaa shaaca ka qaaday in goobta magnetometry". Shaqadan, qorayaashu waxay u adeegsadeen kormeerka magnetic situ si ay u muujiyaan joogitaanka awoodda dusha sare ee nanoparticles birta iyo in tiro badan oo elektaroonig ah oo lafdhabarta ah lagu kaydin karo nanoparticles birta ah ee horay loo dhimay, taas oo la socota habka kharashka booska. Intaa waxaa dheer, habka dallacaadda ee la muujiyay ayaa lagu kordhin karaa xeryahooda kale ee birta ah ee kala-guurka, iyada oo siinaya hage muhiim ah oo loogu talagalay abuurista hababka kaydinta tamarta sare.

Muhiimadda cilmi baarista

(1) Fee caadiga ah ayaa lagu bartay iyadoo la adeegsanayo farsamada la socodka magnetka ee goobta3O4/ Horumarka qaab dhismeedka elektiroonigga ah ee gudaha batteriga Li;

(2) waxay muujinaysaa in Fe3O4In the / Li nidaamka, awoodda kharashka dusha sare waa isha ugu muhiimsan ee awoodda dheeraadka ah;

(3) Habka awoodda dusha sare ee nanoparticles biraha waxaa lagu kordhin karaa tiro balaadhan oo ah xeryahooda biraha kala guurka ah.

Hagaha qoraalka iyo qoraalka

1. Tilmaamaha qaabdhismeedka iyo sifooyinka korantada

Monodisperse hollow Fe waxaa lagu soo saaray hababka hydrothermal caadiga ah3O4Nanospheres, ka dibna lagu sameeyay 100 mAg-1 Charge iyo dheecaan cufnaanta hadda (Jaantuska 1a), awoodda dheecaanka kowaad waa 1718 mAh g-1, 1370 mAhg mar labaad iyo saddexaad, siday u kala horreeyaan - 1Iyo 1,364 mAhg−1, In ka badan 926 mAhg−1 Aragtida filashooyinka. Sawirada BF-STEM ee alaabta si buuxda loo saaray (Jaantuska 1b-c) waxay muujinayaan in ka dib dhimista lithium, Fe3O4The nanospheres waxaa loo beddelay Fe nanoparticles yaryar oo cabbiraya 1 - 3 nm, oo ku kala firirsan xarunta Li2O.

Si loo muujiyo isbeddelka magnetismka inta lagu jiro wareegga korantada kiimikada, qalooca magnetization ka dib markii si buuxda loo sii daayay 0.01 V ayaa la helay (Jaantuska 1d), oo muujinaya dabeecadda superparamagnetic sababtoo ah samaynta nanoparticles.

Jaantuska 1 (a) ee 100 mAg-1Fe ee baaskiil wadista cufnaanta hadda3O4/ Dallacaadda joogtada ah ee hadda jirta iyo qalooca sii daynta ee baytariga Li; (b) Lithium si buuxda Fe3O4 Sawirka BF-STEM ee korantada; (c) joogitaanka Li ee wadarta2-xalinta-sare ee sawirada BF-STEM ee labada O iyo Fe; (d) Fe3O4Xubabka hysteresis ee electrode ka hor (madow) iyo ka dib (buluug), iyo Langevin ku rakiban qalooca dambe (guduud).

2. Ogaanshaha-waqtiga-dhabta ah ee horumarka qaab-dhismeedka iyo magnetic

Si loo isku daro Electrokemistry iyo Fe3O4Of qaabdhismeedka iyo isbeddellada magnetic ee ku xiran Fe3O4 Electrodes-ka waxaa lagu sakhiray situ X-ray diffraction (XRD) iyo kormeerka goobta magnetic. Fe ee taxane ah qaababka kala duwanaansho ee XRD inta lagu jiro dheecaanka bilowga ah ee korantada furan ee wareegga (OCV) ilaa 1.2V3O4Feerayaasha kala duwanaanshuhu si weyn iskuma bedelin xoojinta ama booska (Jaantuska 2a), taas oo muujinaysa in Fe3O4 Keliya la kulmay habka isdhexgalka ee Li. Marka lagu dallaco 3V, Fe3O4 Qaab dhismeedka ka hortagga laf dhabarta ayaa weli ah mid sax ah, taas oo soo jeedinaysa in habka daaqada danabku uu yahay mid aad loo bedeli karo. Korjoogteyn dheeri ah oo goobta dhexdeeda ah oo ay weheliso tijaabooyin lacag-bixineed oo joogto ah ayaa la sameeyey si loo baaro sida magnetization-ku u horumaro wakhtiga dhabta ah (Jaantuska 2b).

Jaantuska 2 Sifada gudaha XRD iyo la socodka magnetic.(A) ee goobta XRD; (b) Fe3O4Electrochemical fee-dejin qalooca hoos yimaada 3T oo codsatay goob birlabeed ah iyo wax u dhigma oo la rogi karo jawaabta magnetic goobta.

Si loo helo faham aasaasi ah oo ku saabsan habka beddelka ee isbeddellada magnetization-ka, jawaabta magnetic waxaa lagu soo ururiyaa wakhtiga dhabta ah iyo marxaladda kala guurka ee u dhiganta ee la socota falcelinta korantada kiimikada ah (Jaantuska 3). Way caddahay in inta lagu jiro dheecaanka ugu horreeya, Fe3O4Jawaabta magnetization ee electrodes waxay ka duwan tahay wareegyada kale sababtoo ah Fe inta lagu jiro lithalization ugu horreeya3O4Sababtoo ah marxaladda kala-guurka ee aan la bedeli karin ayaa dhacaya. Marka awooddu ay hoos ugu dhacday 0.78V, Fe3O4Wejiga antispinel waxaa loo beddelay inuu ka kooban yahay Li2The class FeO halite dhismeedka O, Fe3O4Wejiga lama soo celin karo ka dib markii la dallaco. Isla sidaas oo kale, magnetization-ku si degdeg ah ayuu hoos ugu dhacayaa 0.482 μ b Fe-1. Sida litialization-ku sii socdo, ma jiro weji cusub oo la sameeyay, iyo xoojinta (200) iyo (220) heerka ugu sarreeya FeO diffraction waxay bilaabeen inay daciifaan. Sinaanta Fe3O4Ma jirto XRD muhiim ah oo la hayo marka korantada si buuxda loo daboolay (Jaantus 3a). Ogsoonow marka Fe3O4 electrode uu ka soo baxo 0.78V ilaa 0.45V, magnetization (laga bilaabo 0.482 μ b Fe-1 wuxuu kordhay 1.266 μ bFe-1), Tan waxaa loo aaneynayaa falcelinta beddelka FeO ilaa Fe. Kadib, dhamaadka dheecaanka, magnetization-ka ayaa si tartiib tartiib ah hoos ugu dhacay 1.132 μB Fe-1. Natiijooyinkani waxay soo jeedinayaan in birta si buuxda loo dhimay Fe0Nanoparticles laga yaabo inay wali ka qayb qaadato falcelinta kaydinta lithium, sidaas darteed hoos u dhigista magnetization ee electrodes.

Jaantuska 3 Indho-indheynta goobta ee marxaladda kala-guurka iyo jawaabta magnetic.(a)Fe3O4In goobta XRD khariidadda la soo ururiyay intii lagu jiray soo daynta ugu horreysa ee korantada; (b) Fe3O4In goobta lagu cabbiro xoogga magnetic ee wareegyada korantada kiimikada ee unugyada Li ee goob birlabeed ah oo la dabaqay oo ah 3 T.

3. Fe0/Li2 Awoodda dusha sare ee nidaamka O

Fe3O4Isbeddellada magnetic ee korantada waxay ku dhacaan koronto yar, taas oo ay u badan tahay in la dhaliyo awoodda korantada ee dheeraadka ah, taas oo soo jeedinaysa joogitaanka sidayaal aan la ogaan oo ku dhex jira unugga. Si loo sahamiyo habka kaydinta lithium ee suurtogalka ah, Fe waxaa lagu bartay XPS, STEM iyo spectrum waxqabadka magnetic3O4Electrodes of magnetization peaks at 0.01V,0.45V iyo 1.4V si loo go'aamiyo isha isbeddelka magnetic. Natiijooyinku waxay muujinayaan in daqiiqada magnetic ay tahay arrin muhiim ah oo saameeya isbeddelka magnetic, sababtoo ah cabbirka Fe0/Li2The Ms of the O system ma saameeyaan anisotropy magnetic iyo isku-xirnaanta qaybaha.

Si aad u sii fahamto Fe3O4 sifooyinka kinetic ee korantada ee danab hooseeya, voltammetry meerto ah oo heerar iskaan ah oo kala duwan. Sida ku cad Jaantuska 4a, qalooca voltammogram ee leydi-geesoodka ah wuxuu ka dhex muuqdaa inta u dhexeysa 0.01V iyo 1V (Jaantuska 4a). Jaantuska 4b wuxuu muujinayaa in Fe3O4A jawaab celinta awoodda ay ku dhacday korantada. Iyada oo jawaabta magnetic aadka loo rogi karo ee habka joogtada ah ee lacag bixinta iyo dheecaanka (Jaantuska 4c), magnetization ee korantada ayaa hoos u dhacday 1V ilaa 0.01V inta lagu jiro habka dheecaanka, oo mar kale kordhay inta lagu jiro habka dallacaadda, taas oo muujinaysa in Fe0Of capacitor-u eg. falcelinta dusha sare waa mid aad loo bedeli karo.

Jaantuska 4 sifooyinka korantada kiimikaad iyo sifada magnetic goobta ee 0.011 V.(A) Qallooca voltammetric-ga meertada ah (c) Isbeddelka beddelka ah ee magnetization marka loo eego qalooca lacag-bixinta ee hoos yimaada 5 T goob birlabeed ah.

Kor ku xusan Fe3O4 Qaababka elektiroonigga ah, qaabdhismeedka iyo birlabeedka ee korantada ayaa tilmaamaya in awoodda batteriga dheeriga ah ay go'aamiso Fe0 Awoodda dusha sare ee lafdhabarta ee nanoparticles waxaa sababa isbeddellada magnetic ee la socda. Awoodda lafdhabarta-polarized-ka ah waa natiijada isku-ururinta kharashka lafdhabarta ee is-dhexgalka waxayna muujin kartaa jawaab-celin birlab ah inta lagu jiro kharashka iyo dheecaanka. saamiyo korka-ilaa-mugga oo waaweyn oo xaqiiji cufnaanta sare ee dawlad-goboleedyada heerka Fermi taas oo ay ugu wacan tahay orbital-ka aadka loo maxalisan yahay. Marka loo eego qaabka aragtida Maier ee kaydinta qarashka boosaska, qorayaashu waxay soo jeedinayaan in xaddi badan oo elektaroonig ah lagu kaydin karo xargaha kala-baxa ee Fe nanoparticles, kuwaas oo laga yaabo in laga helo Fe / Li3Abuuritaanka capacitors dusha sare ee lafdhabarta ee O nanocomposites ( sawirka 4).

garaafka 5Fe/Li2A Matalaadda jaantuska awoodda dusha sare ee elektaroonnada lafdhabarta-polarized ee O-interface. kala-soocidda guud ee birta; (b) Samaynta gobolka dallacaadda booska ee qaabka capacitor-ka dusha ee lithium-ka la kaydiyay.

Soo koobid iyo Muuqaal

TM / Li waxaa baadhay horumarsan gudaha goobta magnetic monitoring2Kobcinta qaab dhismeedka elektiroonigga gudaha ee O nanocomposite si loo muujiyo isha awoodda kaydinta dheeraadka ah ee baytarigan lithium-ion. Natiijooyinku waxay muujinayaan in, labadaba nidaamka unugyada Fe3O4 / Li, korantada kiimikaad ahaan loo dhimay Fe nanoparticles waxay kaydin karaan xaddi badan oo elektaroonik ah oo lafdhabarta ah, taas oo ay ugu wacan tahay awoodda unugyada xad-dhaafka ah oo si weyn u beddelay magnetism-ka wajiga. Tijaabooyinku waxay sii ansixiyeen CoO, NiO, iyo FeF2And Fe2 Joogitaanka awoodda noocan oo kale ah ee walxaha N electrode waxay muujineysaa jiritaanka awoodda dusha sare ee lafdhabarta-polarized ee nanoparticles birta ah ee baytariyada lithium ion waxayna aasaas u tahay adeegsiga habkan kaydinta kharashka booska ee kala-guurka kale Qalabka korantada ku salaysan ee birta ah.

Xiriirinta suugaanta

Awooda kaydinta dheeraadka ah ee baytariyada lithium-ion biraha kala-guurka ah ayaa shaaca ka qaaday in situ magnetometry (Qalabka dabiiciga ah, 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)

Saamaynta caanaha nakhshadeynta wafer-ka ee lithium electrode iyo cilladaha wafer-ka elektiroonigga ah ee waxqabadka

1. Maqaalka naqshadeynta filimka cirifka

Elektroodka baytariga lithium waa dahaar ka kooban qaybo, oo si siman loogu dabaqay dareeraha birta. Dahaarka bateriga Lithium ion waxaa loo arki karaa inuu yahay walxo isku dhafan, oo inta badan ka kooban saddex qaybood:

(1) Qaybaha walaxda firfircoon;

(2) wejiga ka kooban wakiilka korantada iyo wakiilka (wajiga xabagta kaarboonka);

(3) Pore, ku buuxi electrolytka.

Xidhiidhka mugga ee weji kasta waxa lagu muujiyey sida:

Porosity + jajabka mugga walxaha nool + jajabka xabagta kaarboonka = 1

Naqshadeynta naqshadeynta batteriga lithium-ka elektiroonigga ah waa mid aad muhiim u ah, hadda aqoonta aasaasiga ah ee naqshadeynta batteriga lithium ayaa si kooban loo soo bandhigay.

(1) Awoodda aragtida ee maaddada korantada Awoodda aragti ahaaneed ee walxaha elektiroonigga ah, taas oo ah, awoodda ay bixiso dhammaan ion lithium ee walxaha ku lug leh falcelinta elektiroonigga ah, qiimaheeda waxaa lagu xisaabiyaa isla'egta soo socota:

Tusaale ahaan, LiFePO4 Cufka molarku waa 157.756 g/mol, awoodeeda aragtiduna waa:

Qiimahan la xisaabiyay waa kaliya awoodda garaam ee aragtida. Si loo hubiyo qaab dhismeedka dib loo rogi karo ee walaxda, isku xidhka saarista lithium ion ee dhabta ahi waa in ka yar 1, awooda garaam ee maaddaduna waa:

Awoodda garaamka dhabta ah ee maaddada = awoodda aragtida ee lithium ion unplugging coefficient

(2) Awoodda naqshadaynta baytariga iyo cufnaanta hal-dhinac aadka ah ee awoodda naqshadaynta baytariga waxaa lagu xisaabin karaa qaacidada soo socota: awoodda naqshadaynta bateriga = daahan cufnaanta alaabta firfircoon saamiga walxaha firfircoon ee garaam awoodda naqshadaynta batteriga

Waxaa ka mid ah, cufnaanta dusha sare ee dahaarka waa halbeegga naqshadeynta muhiimka ah. Marka cufnaanta cufnaanta aan isbeddelin, kororka cufnaanta dusha daahan waxay ka dhigan tahay in dhumucda xaashida tiirarka ay korodho, fogaanta gudbinta elektarooniga waxay kordhisaa, caabbinta elektarooniga ayaa kordhisa, laakiin heerka korodhka ayaa xaddidan. Warqadda korantada qaro weyn, kororka xannibaadda socdaalka ee lithium ions ee elektiroleyda ayaa ah sababta ugu weyn ee saameeya sifooyinka saamiga. Iyadoo la tixgelinayo daloollada iyo qallooca daloolada, fogaanta hijrada ee ions ee daloolka ayaa marar badan ka badan dhumucda xaashida tiirka.

(3) Saamiga saamiga awoodda taban-togan ee N/P awoodda taban iyo awoodda togan waxaa lagu qeexay sida:

N / P waa in ay ahaataa in ka badan 1.0, guud ahaan 1.04 ~ 1.20, taas oo inta badan ku jira design ammaanka, si looga hortago in lithium ion dhinaca taban roobab aan il aqbalaadda, design si loo tixgeliyo awoodda habka, sida leexashada daahan. Si kastaba ha noqotee, marka N / P aad u weyn yahay, batteriga wuxuu lumin doonaa awood aan la celin karin, taasoo keeneysa awoodda bateriga oo hooseeya iyo cufnaanta tamarta batteriga oo hoos u dhacda.

Wixii lithium titanate anode ah, naqshadaynta xad-dhaafka ah ee korantada togan ayaa la qaatay, awoodda batterigana waxaa lagu go'aamiyaa awoodda lithium titanate anode. Naqshadaynta xad-dhaafka ah ee togan waxay ku habboon tahay hagaajinta heerkulka sare ee batteriga: gaaska heerkulku wuxuu inta badan ka yimaadaa korantada taban. Naqshadaynta xad-dhaafka ah ee wanaagsan, awoodda taban ayaa hooseysa, wayna fududahay in la sameeyo filimka SEI ee dusha sare ee lithium titanate.

(4) Cufnaanta cufnaanta iyo porosity ee daahan Geeddi-socodka wax soo saarka, cufnaanta cufnaanta daahan ee electrode batteriga waxaa lagu xisaabiyaa formula soo socda. Iyadoo la tixgelinayo in marka xaashida cirifka la duubo, birta birta ah ayaa la dheereeyaa, cufnaanta dusha sare ee daahan ka dib rullaluistemadka waxaa lagu xisaabiyaa qaacidada soo socota.

Sidii hore loo soo sheegay, dahaarka wuxuu ka kooban yahay wajiga walxaha nool, wajiga xabagta kaarboon iyo dalool, iyo porosity waxaa lagu xisaabin karaa isla'egta soo socota.

Waxaa ka mid ah, cufnaanta celceliska ee daahan waa: electrode batari lithium waa nooc ka mid ah qaybaha budada ah ee daahan, sababtoo ah qayb budada ah oo qallafsan, qaab aan joogto ahayn, marka ururinta, qayb ka dhexeeya qayb iyo qayb, iyo qayb ka mid ah laftiisa leeyihiin dildilaaca iyo daloolada. sidaas darteed mugga budada ah oo ay ku jiraan mugga budada, daloolada u dhexeeya qaybaha budada iyo qaybaha, sidaas darteed, kala duwanaanta u dhiganta cufnaanta daahan electrode iyo matalaadda porosity. Cufnaanta qaybaha budada ah waxaa loola jeedaa xajmiga budada mugga cutubkiiba. Marka loo eego mugga budada, waxay u qaybsan tahay saddex nooc: cufnaanta dhabta ah, cufnaanta qaybaha iyo cufnaanta ururinta. Cufnaanta kala duwan waxaa lagu qeexay sida soo socota:

1. Cufnaanta dhabta ah waxaa loola jeedaa cufnaanta la helay iyada oo loo qaybinayo xajmiga budada ee mugga (mugga dhabta ah) marka laga reebo farqiga gudaha iyo dibadda ee qaybaha. Taasi waa, cufnaanta arrinta lafteeda ayaa la helay ka dib marka laga reebo mugga dhammaan meelaha bannaan.
2. Cufnaanta qaybaha waxaa loola jeedaa cufnaanta qaybaha la helay iyadoo la qaybinayo xajmiga budada ee loo qaybiyay mugga walxaha oo ay ku jiraan daloolka furan iyo daloolka xiran. Taasi waa, farqiga u dhexeeya qaybaha, laakiin maaha daloolada ganaaxa ee gudaha qaybaha, cufnaanta qaybaha laftooda.
3. Cufnaanta ururinta, taas oo ah, cufnaanta daboolka, waxaa loola jeedaa cufnaanta ay heleen budada budada ah ee loo qaybiyay mugga dahaarka ay sameeyeen budada. Mugga la isticmaalay waxaa ka mid ah daldaloolada qaybaha laftooda iyo bannaannada u dhexeeya qaybaha.

Isla budo isku mid ah, cufnaanta dhabta ah> cufnaanta walxaha> cufnaanta baakadaha. Porosity ee budada waa saamiga daldaloolada ee daahan budada ah, taas oo ah, saamiga mugga bannaan ee u dhexeeya qaybaha budada ah iyo daloolada qaybaha qaybaha wadarta guud ee daahan, taas oo si caadi ah loo muujiyay. boqolkiiba ahaan. Porosity ee budada waa hanti dhamaystiran oo la xidhiidha qaab-dhismeedka qayb, xaaladda dusha, cabbirka walxaha iyo qaybinta cabbirka walxaha. Porosity-keedu wuxuu si toos ah u saameeyaa qulqulka gudbinta electrolyte iyo lithium ion. Guud ahaan, kororsigu wuu weynaadaa, waxaa fududaanaya dhex gelinta elektrolytka, iyo sida ugu dhaqsaha badan gudbinta lithium ion. Sidaa darteed, in naqshadeynta batteriga lithium, mararka qaarkood si loo go'aamiyo porosity, habka cadaadiska meerkuriga sida caadiga ah loo isticmaalo, habka adsorption gaaska, iwm sidoo kale waxaa lagu heli karaa iyadoo la isticmaalayo xisaabinta cufnaanta. Porosity sidoo kale waxay yeelan kartaa saameyno kala duwan marka loo isticmaalo cufnaanta kala duwan ee xisaabinta. Marka cufnaanta porosity ee walaxda nool, wakiilka conductive iyo binder waxaa lagu xisaabiyaa by cufnaanta runta ah, porosity xisaabiyaa ka mid ah farqiga u dhexeeya qayb iyo farqiga u dhexeeya qaybaha. Marka porosity ee walax nool, wakiilka conductive iyo binder waxaa lagu xisaabiyaa by cufnaanta qayb ka, porosity xisaabiyaa ka mid ah farqiga u dhexeeya qayb, laakiin ma farqiga u dhexeeya qaybaha. Sidaa darteed, cabbirka dalool ee xaashida electrode batteriga lithium sidoo kale waa multi-miisaanka, guud ahaan farqiga u dhexeeya qayb ka mid ah waa in size miisaanka micron ah, halka farqiga gudaha qurub waa in nanometer in miisaanka sub-submicron. Electrodes-ka daloolsan, xiriirka guryaha gaadiidka sida faafinta wax ku oolka ah iyo dhaqdhaqaaqa waxaa lagu muujin karaa isla'egta soo socota:

Halka D0 ay ka dhigan tahay heerka faafinta gudaha (conduction) ee maaddada lafteeda, ε waa jajabka mugga ee wejiga u dhigma, iyo τ waa qalooca wareega ee wejiga u dhigma. Qaabka isku midka ah ee macroscopic, xidhiidhka Bruggeman ayaa guud ahaan la isticmaalaa, iyadoo la qaadanayo isku-dhafka ɑ = 1.5 si loo qiyaaso waxtarka waxtarka leh ee korantada daloolsan.

Electrolyt-ka waxaa ka buuxsamay daldaloolada electrodes-ka daloolsan, kaas oo ion lithium-ka lagu dhex maro electrolyte-ka, iyo sifooyinka qabanqaabada ee ions lithium-ku waxay si dhow ula xiriiraan porosity-ka. Baaxadda weyn ee porosity-ka, ayaa sare u kaca jajabka mugga ee marxaladda elektrolytka, iyo weynaanta waxtarka waxtarka leh ee ion lithium. Waraaqda elektiroonigga ah ee togan, elektaroonnada waxaa lagu kala qaadaa iyada oo loo marayo wajiga xabagta kaarboonka, jajabka mugga wajiga koollada kaarboonka iyo leexinta wajiga koollada kaarboonka ayaa si toos ah u go'aamiya conductivity waxtarka leh ee elektarooniga.

Porosity iyo jajabka mugga wajiga xabagta kaarboonku waa is burinaya, iyo porosity weyni waxay si lama filaan ah u horseedaysaa jajabka mugga wajiga xabagta kaarboonka, sidaas darteed, sifooyinka wax ku oolka ah ee ion lithium iyo electrons sidoo kale waa iska hor imanayaan, sida ku cad sawirka 2 Marka uu hoos u dhaco dabada, lithium ion conductivity wax ku ool ah ayaa hoos u dhacaya halka koronto-dhaliyaha waxtarka leh uu kordho. Sida loo dheellitiro labada ayaa sidoo kale muhiim u ah naqshadeynta korantada.

Jaantuska 2 Jaantuska jaantuska ee porosity iyo lithium ion iyo conductivity elektarooniga ah

2. Nooca iyo ogaanshaha cilladaha tiirka

 

Waqtigan xaadirka ah, habka diyaarinta cirifka batteriga, tignoolajiyada ogaanshaha internetka oo aad u badan ayaa la qaatay, si si wax ku ool ah loo aqoonsado cilladaha wax soo saarka ee alaabada, baabi'inta alaabada cilladaysan, iyo jawaab celinta waqtiga saxda ah ee khadka wax soo saarka, hagaajinta tooska ah ama gacanta ee wax soo saarka habka, si loo yareeyo heerka cilladaysan.

Tiknoolajiyada ogaanshaha ee inta badan loo isticmaalo soo saarista xaashida tiirarka waxaa ka mid ah ogaanshaha sifada slurry, ogaanshaha tayada xaashida tiirka, ogaanshaha cabbirka iyo wixii la mid ah, Tusaale ahaan: (1) mitirka viscosity mitirka ayaa si toos ah loogu rakibay haanta kaydinta daahan si loo ogaado rheological sifooyinka slurry ee wakhtiga dhabta ah, Tijaabi xasiloonida slurry; (2) Isticmaalka raajada ama β-ray ee habka daahan, Saxnaanta cabbirkeeda sare, Laakiin shucaaca weyn, qiimaha sare ee qalabka iyo dhibaatada dayactirka; (3) Tiknoolajiyada cabbiraadda dhumucda laser-ka ee khadka tooska ah ayaa lagu dabaqaa si loo cabbiro dhumucda xaashida tiirka, Saxnaanta cabbiradu waxay gaari kartaa ± 1. 0 μ m, Waxay sidoo kale muujin kartaa isbeddelka isbeddelka dhumucda iyo dhumucda la qiyaasay waqtiga dhabta ah, Fududeynta raadinta xogta iyo falanqaynta; (4) Tiknoolajiyada aragtida CCD, Taas oo ah, xarriiqda khadka CCD waxaa loo isticmaalaa in lagu sawiro shayga la cabbiray, habaynta sawirka waqtiga-dhabta ah iyo falanqaynta qaybaha cilladaha, Xaqiiji ogaanshaha internetka ee aan burburin ee cilladaha dusha sare ee tiirarka.

Qalab loogu talagalay xakamaynta tayada, tignoolajiyada tijaabinta khadka tooska ah ayaa sidoo kale lama huraan u ah in la fahmo xiriirka ka dhexeeya cilladaha iyo waxqabadka batteriga, si loo go'aamiyo shuruudaha u qalma / aan u qalmin ee alaabada dhammaatay.

Qaybta dambe, habka cusub ee tignoolajiyada ogaanshaha cilladaha dusha sare ee baytariga lithium-ion, tignoolajiyada sawir-qaadista kuleylka ee infrared iyo xiriirka ka dhexeeya cilladahan kala duwan iyo waxqabadka korantada ayaa si kooban loo soo bandhigay.la tasho D. Mohanty Daraasad qotodheer oo ay samaysay Mohanty et al.

(1) Cilladaha caadiga ah ee dusha xaashida tiirka

Jaantuska 3 wuxuu muujinayaa cilladaha caadiga ah ee dusha sare ee batariyada lithium ion ee korantada, oo leh sawirka indhaha ee bidix iyo sawirka uu qaaday sawir-qaadaha kuleylku dhanka midig.

Jaantuska 3 Cilladaha caadiga ah ee dusha sare ee xaashida tiirarka: (a, b) baqshad baqshiish ah / wadar; (c, d) wax soo ridida / godka; (e, f) bir shisheeye ah; (g, h) dahaarka aan sinnayn

 

(A, b) kor u kaca / wadar ahaan, cilladaha noocan oo kale ah ayaa dhici kara haddii slurry si siman loo walaaqo ama xawaaraha dahaarka uu yahay mid aan degganayn. Isku dhafka koollada iyo kaarboonka walxaha korantada madow waxay keenaysaa maaddo hoose oo ah maaddooyinka firfircoon iyo miisaanka khafiifka ah ee kiniinnada cirifka.

 

(c, d) dhibicda / godka fiiqan, meelahan cilladaysan maaha kuwo dahaar ah oo badanaa waxaa soo saara xumbo ku dhex jira dareeraha. Waxay yareeyaan qadarka walxaha firfircoon waxayna soo bandhigaan ururiyaha korantada, sidaas darteed hoos u dhigista awoodda korantada.

 

(E, f) Meydad shisheeye oo bir ah, bir bir ah oo qalaad oo lagu soo kordhiyey qalabka iyo deegaanka, iyo biraha shisheeye waxay dhibaato weyn u geysan karaan baytariyada lithium. Qaybaha birta ah ee waaweyni waxay si toos ah u saameeyaan diaphragm-ka, taasoo keentay wareegga gaaban ee u dhexeeya electrodes-ka togan iyo kuwa taban, taas oo ah wareegga gaaban ee jireed. Intaa waxaa dheer, marka jidhka birta ah ee ajnabiga ah lagu qaso electrode togan, awoodda togan ayaa kordheysa ka dib markii la dallaco, birta ayaa xalisa, waxay ku faaftaa elektrolytka, ka dibna waxay ku soo degtaa dusha xun, ugu dambeyntiina dalool diaphragm, sameynta wareeg gaaban. kaas oo ah wareegga gaaban ee kala dirida kiimikada. Biraha ugu badan ee birta ah ee goobta warshada batteriga ku jira waa Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, iwm.

 

(g, h) daahan aan sinnayn, sida isku dhafka slurry kuma filna, ganaax qayb waa u fududahay in ay muuqdaan xariijimaha marka qayb ka weyn yahay, taasoo keentay in daahan aan sinnayn, taas oo saamayn doonta joogtaynta ee awoodda batteriga, iyo xataa muuqan si buuxda ma laha xariijimo dahaar ah, waxay saameyn ku leedahay awoodda iyo badbaadada.

(2) Farsamada ogaanshaha cilladda dusha sare ee cirifka Infrared (IR) tignoolajiyada sawir-qaadista kulaylka waxaa loo isticmaalaa in lagu ogaado cilladaha yar-yar ee elektarooniga qalalan ee dhaawici kara waxqabadka baytariyada lithium-ion. Inta lagu jiro ogaanshaha khadka tooska ah, haddii cilladda korantada ama wasakhowga la ogaado, ku calaamadee xaashida tiirka, ka takhalus habka xiga, oo u jawaab celiso khadka wax soo saarka, oo hagaaji habka waqtiga si aad u tirtirto cilladaha. Shucaaca infrared waa nooc ka mid ah hirarka korantada oo leh dabeecad la mid ah hirarka raadiyaha iyo iftiinka muuqda. Aaladda elegtarooniga ah ee gaarka ah ayaa loo isticmaalaa in lagu beddelo qaybinta heer-kulka eegada shayga muuqaal la arki karo oo isha bini’aadamka ah, iyo in lagu muujiyo heerkulka qaybinta dusha shay ee midabyo kala duwan waxa loo yaqaannaa tignoolajiyada infrared thermal imaging. Qalabkan elegtarooniga ah waxa lagu magacaabaa sawir-qaadaha kulaylka infrared. Dhammaan walxaha ka sarreeya eber (-273 ℃) waxay sii daayaan shucaaca infrared.
Sida ku cad sawirka 4, qiyaasaha kulaylka infrared-ka (IR Camera) wuxuu isticmaalaa baaraha infrared-ka iyo ujeedada sawirka indhaha si uu u aqbalo habka qaybinta tamarta shucaaca infrared ee shayga la cabbiray oo uu ka tarjumo walxaha sawir-qaadista ee qalabka infrared si loo helo sawirka kuleylka infrared, kaas oo u dhigma goobta qaybinta kulaylka ee dusha shayga. Marka ay cilad ka jirto dusha shay, heerkulku wuu beddelaa aagga. Sidaa darteed, tignoolajiyadan ayaa sidoo kale loo isticmaali karaa in lagu ogaado cilladaha dusha shayga, gaar ahaan ku habboon cilladaha qaarkood oo aan lagu kala saari karin hababka ogaanshaha indhaha. Marka elektrodegga qallajinta ee baytariyada lithium ion laga helo internetka, korantada elektiroonigga ah ayaa marka hore iftiiminaya iftiinka, heerkulka dusha sare ayaa isbeddelaya, ka dibna heerkulka dusha ayaa lagu ogaanayaa kulaylka. Sawirka qaybinta kulaylka waa la arki karaa, sawirkana waa la farsameeyaa oo la falanqeeyaa wakhtiga dhabta ah si loo ogaado cilladaha dusha sare oo lagu calaamadiyo wakhtiga.D. Mohanty Daraasadu waxay ku rakibtay sawir-qaadaha kulaylka meesha ka baxa foornada qalajinta jaakadaha si loo ogaado sawirka qaybinta heerkulka dusha xaashida korantada.

Jaantuska 5 (a) waa khariidad heerkul qaybinta dusha sare ee daahan xaashida tiirka togan ee NMC ee uu ogaaday sawir-qaadaha kulaylka, kaas oo ka kooban cilad aad u yar oo aan lagu kala saari karin isha qaawan. Qalooca qaybinta heerkulka ee u dhiganta qaybta dariiqa ayaa lagu muujiyay gudaha gudaha, iyada oo heerkulku kor u kaco barta cilladda. Jaantuska 5 (b), heerkulku wuxuu kordho gudaha gudaha sanduuqa u dhigma, una dhiganta cilada dusha xaashida tiirka. FIG 6 waa jaantus qaybinta heerkulka dusha sare ee xaashida korantada taban ee muujinaysa jiritaanka cilladaha, halkaasoo heerkulka ugu sarreeya uu u dhigmo xumbo ama wadar, iyo aagga heerkulku hoos u dhaco waxay u dhigantaa pinhole ama hoos u dhaca.

Jaantuska 5 Heerkulka qaybinta xaashida korantada togan

Jaantuska 6 Heerkulka qaybinta dusha korantada taban

 

Waxaa la arki karaa in ogaanshaha sawirka kulaylka ee qaybinta heerkulku ay tahay hab wanaagsan oo lagu ogaanayo cilladda xaashida tiirarka, kaas oo loo isticmaali karo xakamaynta tayada wax-soo-saarka xaashida tiirka.3. Saamaynta cilladaha dusha xaashida tiirka ee waxqabadka batteriga

 

(1) Saamaynta awoodda batteriga batteriga iyo waxtarka Coulomb

Jaantuska 7 waxa uu muujinayaa qalooca saamaynta isku-darka iyo pinhole ee awoodda batteriga batteriga iyo waxtarka coulen. Isku geynta ayaa dhab ahaantii wanaajin karta awoodda batteriga, laakiin waxay yaraynaysaa waxtarka coulen. Pinhole-ku wuxuu yareeyaa awoodda batteriga iyo waxtarka Kulun, iyo waxtarka Kulun wuxuu si aad ah u yareeyaa heer sare.

Jaantus 7 wadar ahaan cathode iyo pinhole saamaynta on awoodda batteriga iyo hufnaan ee shaxanka 8 waa daahan aan sinnayn, iyo biraha shisheeye Co iyo Al on awoodda batteriga iyo saamaynta qalooca hufnaan, daahan aan sinnayn yaraynaysaa awoodda unit batari 10% - 20%, laakiin awoodda batteriga oo dhan ayaa hoos u dhacday 60%, tani waxay muujinaysaa in tirada noolaha ee qaybta cirifka ay si weyn hoos ugu dhacday. Metal Co jirka ajnabiga ah ayaa hoos u dhigay awoodda iyo waxtarka Coulomb, xitaa 2C iyo 5C weyneynta sare, wax awood ah ma laha, taas oo laga yaabo inay sabab u tahay samaynta birta Co ee falcelinta elektiroonigga ah ee lithium iyo lithium ee ku dhejisan, ama waxay noqon kartaa qaybaha birta. xannibay daloolka diaphragm-ka ayaa sababay wareegga gaaban ee yar yar.

Jaantuska 8 Saamaynta togan ee dahaarka elektiroonigga ah ee aan sinnayn iyo jidhka birta ee shisheeye Co iyo Al ee awoodda batteriga batteriga iyo waxtarka coulen

Soo koobidda cilladaha xaashida cathode: Cuntooyinka ku jira daahan xaashida cathode waxay yareeyaan waxtarka Coulomb ee batteriga. Dusha sare ee dahaarka togan waxay yaraynaysaa waxtarka Coulomb, taasoo keentay waxqabadka dhufashada liidata, gaar ahaan cufnaanta sare ee hadda. Dahaarka kala duwan ayaa muujiyay waxqabadka weyneynta oo liita. Wasakhowga walxaha birta ah waxa laga yaabaa inay keenaan wareegyo-gaaban, sidaas awgeed waxa laga yaabaa inay si weyn u yareeyaan awoodda batteriga.
Jaantuska 9 waxa uu tusinayaa saamaynta ay ku leedahay xariijimaha xaashida daadinta taban ee awooda dhufashada iyo hufnaanta Kulun ee batteriga. Marka dheecaanku ku dhaco korantada taban, awoodda batteriga ayaa si weyn hoos ugu dhacaysa, laakiin awoodda garaamku maaha mid cad, iyo saameynta waxtarka Kulun ma aha mid muhiim ah.

 

Jaantuska 9 Saamaynta fiilooyinka dareeraha dareeraha korantada ee taban ee awoodda batteriga batteriga iyo waxtarka Kulun Natiijooyinka saamaynta waxaa lagu soo koobay sida soo socota:
Egregation: at 2C, heerka dayactirka awoodda 200 wareegyada waa 70% iyo baytari cilladaysan waa 12%, halka wareegga 5C, heerka dayactirka awoodda 200 wareeg waa 50% iyo baytari cilladaysan waa 14%.
Needlehole: awood yaraantu waa caddahay, laakiin ma jirto cilad wadareed oo degdeg ah, iyo heerka dayactirka awoodda wareegyada 200 ee 2C iyo 5C waa 47% iyo 40%, siday u kala horreeyaan.
Jirka ajnabiga ah ee birta: awoodda birta Co-da ee ajnabiga ah waxay ku dhowdahay 0 ka dib dhowr wareegyo, iyo awoodda wareegga 5C ee birta ajnabiga ah ee Al-foil si weyn ayaa hoos u dhacaya.
Xarigga dheecaanka: Isla aagga daadinta, awoodda batteriga ee xariijimo yaryar oo badan ayaa si ka dhaqso badan hoos ugu dhacaya xariijin ka weyn (47% ee 200 wareegyada 5C) (7% ee 200 wareegyada 5C). Tani waxay muujinaysaa in tirada xariijimaha oo weyn, ay sii weyn tahay saameynta wareegga batteriga.

Jaantuska 10 Saamaynta cilladaha dusha xaashida korantada ee wareegga heerka unugyada

 

Tixraac.: [1] Qiimaynta aan burbursanayn ee batteriga sare ee lithium-ka-dhiman-dhimista leh ee laydhka laysarka ee laydhka iyo hababka kulaylka IR [J].ANALYTICALMEDHODS.2014, 6(3): 674-683.[2] ee cilladaha wax soo saarka korantada ee waxqabadka elektiroonigga ah ee baytariyada lithium-ion: Garashada ilaha baytariga fashilka [J].Journal of Power Sources.2016, 312: 70-79.