Te Whakakitenga i te Mea Ngaro: Te Maatauranga Nui i roto i nga Pikohiko Lithium-Ion
By hoppt
He aha te take i noho ai te pākahiko lithium i nga ahuatanga tino kaha
I roto i nga pākahiko lithium-ion (LIBs), he maha nga hiko o te whakarewa waikura-whakawhiti e whakaatu ana i te kaha rokiroki teitei i tua atu i to raatau uara. Ahakoa kua purongo whanuitia tenei ahuatanga, ko nga tikanga matū ahupūngao kei roto i enei rauemi kei te noho maamaa, ka noho tonu hei tautohetohe.
Kōtaha o ngā hua
No tata nei, ko Ahorangi Miao Guoxing mai i te Whare Wananga o Waterloo, Kanata, Ahorangi Yu Guihua mai i te Whare Wananga o Texas i Austin, me Li Hongsen me Li Qiang no te Whare Wananga o Qingdao i whakaputa tahi he pepa rangahau mo Nature Materials i raro i te taitara o "Te kaha rokiroki taapiri i roto whakawhiti hiko waikura lithium-ion pākahiko i whakakitea e in situ magnetometry". I roto i tenei mahi, i whakamahia e nga kaituhi te aroturuki autō i roto i te waahi ki te whakaatu i te kaha o te kaha o te mata i runga i nga nanoparticles whakarewa me te maha o nga irahiko hurihuri-polarized ka taea te rongoa i roto i nga nanoparticles whakarewa kua whakahekehia, e rite ana ki te tikanga utu mokowā. I tua atu, ka taea te whakawhänuihia te tikanga utu mokowhiti ki ëtahi atu pühui whakarewa whakawhiti, ka whakarato he aratohu matua mo te whakatü pünaha rokiroki püngao matatau.
Nga tohu nui
(1) I akohia he Fe angamaheni ma te whakamahi i te tikanga aro turuki aukume in-situ3O4/ Evolution o te hanga hiko i roto i te pākahiko Li;
(2) e whakaatu ana ko te Fe3O4I roto i te punaha / Li, ko te kaha utu mata te puna matua o te kaha taapiri;
(3) Ka taea te whakaroa atu i te mana o te mata o te nanoparticles whakarewa ki te whanuitanga o nga huinga whakarewa whakawhiti.
Kuputuhi me te aratohu kuputuhi
- Te ahua o te hanganga me nga ahuatanga hiko
Ko te Monodisperse hollow Fe i whakahiatohia e nga tikanga waiariki tikanga3O4Nanospheres, katahi ka mahia i te 100 mAg−1Te utu me te tuku i te kiato o naianei (Whakaahua 1a), ko te kaha tuku tuatahi ko 1718 mAh g−1, 1370 mAhg i te wa tuarua me te tuatoru. 1Me 1,364 mAhg−1, Neke atu i te 926 mAhg−1Ko te ariā o nga tumanako. Ko nga whakaahua BF-STEM o te hua kua tukuna katoa (Whakaahua 1b-c) e tohu ana i muri i te whakahekenga lithium, Fe3O4Ko nga nanospheres i hurihia ki roto i nga nanoparticles Fe iti ake te ine mo te 1 - 3 nm, ka marara ki te pokapū Li2O.
Hei whakaatu i te huringa o te aukumetanga i te wa o te huringa hiko, ka riro mai he kurupae magnetization i muri i te tukunga katoa ki te 0.01 V (Whakaahua 1d), e whakaatu ana i te whanonga superparamagnetic na te hanganga o nga nanoparticles.
Whakaahua 1 (a) i te 100 mAg−1Fe o te paihikara i te kiato o naianei3O4/ Te utu o naianei tonu me te pihi tukunga o te pākahiko Li; (b) tino lithium Fe3O4Ko te ahua BF-STEM o te hiko; (c) te aroaro o Li i roto i nga whakaahua aggregate2High-resolution BF-STEM o rua O me Fe; (d) Fe3O4Ko nga ānau hihiko o te hiko i mua i te (pango) me muri i te (puru), me te arai a Langevin o muri (papura).
- Waa-tūturu te kitenga o te whanaketanga hanganga me te autō
Hei whakakotahi i te matū hiko me te Fe3O4Of nga huringa hanganga me nga huringa autō e hono ana ki te Fe3O4The Electrodes i tukuna ki roto i te waahi X-ray diffraction (XRD) me te aroturuki autō i roto. Fe i roto i te raupapa o nga tauira rereke XRD i te wa o te tukunga tuatahi mai i te ngaohiko hiko-tuwhera (OCV) ki te 1.2V3O4Kaore i tino rerekee nga tihi o te rereketanga i roto i te kaha, i te waahi ranei (Whakaahua 2a), e tohu ana ko te Fe3O4Only i wheako i te tukanga whakawhitiwhiti Li. Ka tukuna ki te 3V, ko te Fe3O4Ko te hanganga anti-spinel kei te mau tonu, e kii ana ko te tukanga i roto i tenei matapihi ngaohiko he tino huri. I mahia ano te aro turuki aukume i roto i te waahi me nga whakamatautau whakaheke utu o naianei hei tirotiro me pehea te tipu o te aukumetanga i te waa tuturu (Whakaahua 2b).
Whakaatu 2 Te tohu o te XRD i roto i te waahi me te aroturuki autō.(A) kei roto XRD; (b) Fe3O4Electrochemical charge-discharge curve i raro i te 3 T i whakamahia te mara autō me te whakautu autō i roto i te waahi.
Kia mohio ai koe ki tenei tukanga hurihanga mo nga huringa aukumetanga, ka kohia te urupare autō i roto i te waa tuuturu me te whakawhitinga o te waahanga e whai ana i nga tauhohenga hiko (Whakaahua 3). E tino marama ana i te wa o te tukunga tuatahi, he rereke te Fe3O4Ko te urupare aukuititanga o nga irahiko mai i era atu huringa na te Fe i te wa tuatahi o te lithalization3O4Na te huringa o te wahanga korekore ka puta. I te hekenga o te kaha ki te 0.78V, ka huri te Fe3O4The antispinel phase ki roto i te Li2Ko te hanganga FeO halite o O, Fe3O4Kaore e taea te whakahoki mai i te wahanga i muri i te utu. Ka rite, ka heke tere te aukumetanga ki te 0.482 μ b Fe−1. I te wa e haere tonu ana te whakamaaramatanga, karekau he wahanga hou i hanga, ka timata te kaha o te (200) me te (220) te kaha o te karaehe FeO nga tihi o te wehenga. Kia mahara ka tukuna te electrode Fe3O4 mai i te 3V ki te 3V, ko te aukumetanga (mai i te 4 μ b Fe−0.78Whakanuia ki te 0.45 μ bFe−0.482), I penei te tauhohenga whakawhiti mai i te FeO ki te Fe. Na, i te mutunga o te tukunga, ka iti haere te aukumetanga ki te 1 μ B Fe−1.266. Ko tenei kitenga e kii ana ka uru tonu nga Fe1Nanoparticles whakarewa tino whakaheke ki te tauhohenga rokiroki lithium, na reira ka whakaiti i te aukumetanga o nga hiko.
Whakaatu 3 I roto i te waahi nga tirohanga mo te whakawhiti wahanga me te urupare autō.(a)Fe3O4In situ XRD mapi i kohia i te wa tuatahi o te tukunga o te hiko; (b) Fe3O4In situ te inenga mana autō o nga huringa matū hiko o / Li i te papa autō o te 3 T.
- Fe0/Li2Surface capacitance o te pūnaha O
Fe3O4Ko nga huringa aukume o nga hiko ka puta ki nga ngaohiko iti, i reira ka puta mai he kaha matū hiko, e tohu ana te noho o nga kaikawe utu kore i kitea i roto i te pūtau. Hei torotoro i te tikanga rokiroki lithium pea, i akohia a Fe ma te XPS, STEM me te spectrum mahi autō3O4Electrodes o nga tihi aukumetanga i te 0.01V, 0.45V me te 1.4V hei whakatau i te puna o te huringa autō. Ko nga hua e whakaatu ana ko te momeniti autō te take matua e pa ana ki te huringa autō, na te mea ko te Fe0/Li2The Ms o te punaha O ine ine kaore e pa ki te anisotropy autō me te hononga hononga.
Kia mohio ake ai koe ki te Fe3O4Ko nga ahuatanga nekeneke o nga hiko i te ngaohiko iti, te voltammetry huri noa i nga reiti matawai rereke. E whakaatu ana i te Whakaahua 4a, ka puta te anau voltammogram porohita tapawhā i roto i te awhe ngaohiko i waenga i te 0.01V me te 1V (Whakaahua 4a). Ko te ahua 4b e whakaatu ana i puta te urupare capacitive Fe3O4A i runga i te hiko. Na te whakautu autō tino whakamuri o te utu o naianei tonu me te mahi tuku (Whakaahua 4c), ka heke te aukumetanga o te electrode mai i te 1V ki te 0.01V i te wa o te tukunga, ka piki ano i te wa o te utu, e tohu ana ko Fe0Of te puri-rite. he tino whakahuri te tauhohenga mata.
Whakaahua 4 nga ahuatanga hiko me te tohu autō in situ i te 0.011 V.(A) Ko te pihinga voltammetric huritaka.(B) ka whakatauhia te uara b ma te whakamahi i te hononga i waenga i te au o te tihi me te reiti karapa; (c) te huringa whakahuri o te aukumetanga e pa ana ki te kurupae utu-tuku i raro i te 5 T te papa autō.
Fe3O4Ko nga ahuatanga hiko, hanganga me nga ahuatanga autō o nga hiko e tohu ana ko te kaha o te pākahiko taapiri e whakatauhia ana e Fe0Ko te kaha o te mata hurihuri-polarized o nga nanoparticles na nga huringa autō e whai ake nei. Ko te kaha o te miro-polarized ko te hua o te kohikohinga utu miro-polarized i te atanga ka taea te whakaatu i te urupare autō i te wa o te utu me te tukunga.ki te Fe3O4Ko te electrode turanga, i te wa o te tukunga tuatahi, i marara i roto i te Li2Fine Fe nanoparticles i te O substrate kua nui te mata-ki-rōrahi ōwehenga me te mohio ki te kiato tiketike o āhua i te taumata Fermi e tika ana ki nga orbitals tino rohe. E ai ki te tauira ariā a Maier mo te rokiroki utu mokowhiti, e kii ana nga kaituhi he nui nga irahiko ka taea te penapena i roto i nga roopu miro-wehenga o nga nanoparticles Fe konganuku, ka kitea pea i roto i te Fe / Li2Te hanga i nga punga o te mata hurihuri-polarized i roto i nga O nanocomposites ( Whakaahua 5).
kauwhata 5Fe/Li2A Whakaaturanga mahere mo te kaha o te mata o nga irahiko miro-polarized i te atanga-O.(A) te hoahoa hoahoa o te kiato o te mata o te matūriki whakarewa ferromagnetic (i mua me muri i te tukunga), he rereke ki te te nui o te miro polarization o te rino; (b) te hanganga o te rohe utu mokowhiti i roto i te tauira puritanga mata o te lithium kua penapena rawa.
Whakarapopototanga me Outlook
I tirotirohia a TM / Li e te aro turuki autō i roto i te waahi2Ko te whanaketanga o te hanganga hiko o roto o te O nanocomposite hei whakaatu i te puna o te kaha rokiroki taapiri mo tenei pākahiko lithium-ion. Ko nga hua e whakaatu ana, i roto i te punaha pūtau tauira Fe3O4/Li, ka taea e nga nanoparticles Fe kua whakahekehia ma te hiko i te maha o nga irahiko hurihuri-polarized, na te nui o te kaha o te pūtau me te tino rerekee o te aukumetanga atanga. I whakamanahia ano e nga whakamatautau te CoO, NiO, me te FeF2Me te Fe2Ko te ahua o taua kaha i roto i nga taonga hiko N e tohu ana i te noho o te hikoi-polarized mata o nga nanoparticles whakarewa i roto i nga pākahiko katote lithium me te whakatakoto i te turanga mo te whakamahinga o tenei tikanga rokiroki utu mokowhiti i etahi atu whakawhiti. te whakarewa i nga rauemi hiko-a-ringa.
Hononga tuhinga
Te kaha rokiroki taapiri i roto i nga pākahiko lithium-ion konutara whakawhiti i whakaatuhia e te in situ magnetometry (Nature Materials, 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)
Te awe o te tauira tauira angiangi hiko lithium me nga hapa o te wafer hiko i runga i te mahi
- Tuhinga turanga hoahoa kiriata pou
Ko te hikohiko pākahiko lithium he paninga i tito mai i nga matūriki, he mea taurite ki te wai whakarewa. Ka taea te kiia ko te paninga hiko pākahiko lithium katote hei taonga hiato, e toru nga waahanga te nuinga:
(1) Ko nga matūriki matū kaha;
(2) te wahanga whakauru o te kaihoko kawe me te kaihoko (waahanga whakapiri waro);
(3) Pore, whakakiia ki te electrolyte.
Ko te hononga rōrahi o ia wahanga ka whakaatuhia hei:
Porosity + hautanga rōrahi mea ora + hautanga waro whakapiri hautanga rōrahi =1
He mea tino nui te hoahoa o te hoahoa hiko pākahiko lithium, a inaianei kua whakauruhia te matauranga taketake mo te hoahoa hiko hiko lithium.
(1) Te kaha ariā o te rauemi hiko Ko te kaha ariā o te rauemi hiko, ara, te kaha e whakaratohia ana e nga katote lithium katoa i roto i nga mea e uru ana ki te tauhohenga hiko, ka tatauhia tona uara ma te wharite e whai ake nei:
Hei tauira, ko te LiFePO4Ko te papatipu molar he 157.756 g/mol, a ko tona kaha ariā ko:
Ko tenei uara tatau ko te kaha karamu noa iho. Hei whakarite i te hanganga whakahuri o te rauemi, he iti iho i te 1 te whakarea tango katote lithium tuuturu, a ko te kaha karamu o te rauemi ko:
Te kaha karamu o te rawa = te kaha ariā o te katote lithium whakarea wetewete
(2) Te kaha hoahoa pākahiko me te kiato tino kotahi-taha Ka taea te tatau te kaha hoahoa pākahiko ma te tauira e whai ake nei: te kaha hoahoa pākahiko = te whakakikorua i te mata kiato active material ratio active material te kaha karamu te kaha o te poupou rohe paninga.
I roto ia ratou, ko te kiato mata o te paninga he tawhā hoahoa matua. Ki te kore e rereke te kiato kiato, ko te pikinga o te kiato mata paninga ko te tikanga ka piki ake te matotoru o te rau pou, ka piki te tawhiti o te tuku irahiko, ka piki te aukati irahiko, engari he iti te tohu piki. I roto i te pepa hiko matotoru, ko te pikinga o te hekenga hekenga o nga katote lithium i roto i te electrolyte te take matua e pa ana ki nga ahuatanga ōwehenga. Ma te whakaaro ki te porosity me te pore twists, ko te tawhiti o te hekenga o nga katote i roto i te pore he maha nga wa nui atu i te matotoru o te pepa pou.
(3) Ko te ōwehenga o te ōwehenga kaha tōraro-pai N / P te kaha tōraro ki te kaha pai kua tautuhia ko:
N / P kia nui atu i te 1.0, te tikanga 1.04 ~ 1.20, i te nuinga i roto i te hoahoa haumaru, ki te aukati i te taha kino lithium katote mai i te rerenga kaore he puna whakaaetanga, hoahoa ki te whakaaro i te kaha o te tukanga, penei i te rereke o te paninga. Heoi, ka nui rawa te N/P, ka ngaro te kaha o te pākahiko, ka iti te kaha o te pākahiko me te iti o te kaha o te pākahiko.
Mo te anode lithium titanate, ka tangohia te hoahoa taikaha electrode pai, ka whakatauhia te kaha o te pākahiko e te kaha o te anode lithium titanate. Ko te hoahoa taikaha pai he pai ki te whakapai ake i te mahi pāmahana teitei o te pākahiko: ko te hau wera nui ka ahu mai i te hiko kino. I roto i te hoahoa taikaha pai, he iti te kaha kino, a he maamaa ake te hanga kiriata SEI i runga i te mata o te lithium titanate.
(4) Kiato kiato me te porosity o te paninga I roto i te tukanga whakaputa, te kiato whakakikorua whakakikorua o te electrode pūhiko te tatau i te tātai e whai ake nei. Ma te whakaaro ka hurihia te pepa pou, ka roa te pepa whakarewa, ko te mata o te paninga i muri i te roera ka tatauhia e te tauira e whai ake nei.
Ka rite ki te korero i mua ake nei, ko te paninga kei roto i te wahanga rauemi ora, te waro whakapiri waro me te pore, a ka taea te tatau te porosity ma te wharite e whai ake nei.
I roto ia ratou, te kiato toharite o paninga ko: lithium pākahiko electrode ko te ahua o te paura matūriki o paninga, no te mea te mata matūriki paura taratara, āhua kōhikohiko, ka haaputuputuraa, matūriki i waenganui i matūriki me matūriki, me etahi matūriki ano he kapiti me pores, na te nui o te paura tae atu ki te rōrahi paura, nga pores i waenga i nga matūriki paura me nga matūriki, no reira, te momo rite o te kiato paninga hiko me te tohu porosity. Ko te kiato o nga matūriki paura e tohu ana ki te papatipu o te paura mo ia roopu roopu. E ai ki te rōrahi o te paura, ka wehea kia toru nga momo: kiato pono, kiato matūriki me kiato whakaemi. Kua tautuhia nga momo kiato e whai ake nei:
- Ko te kiato pono e pa ana ki te kiato ka riro ma te wehewehe i te papatipu paura ki te rōrahi (rōrahi tūturu) hāunga ngā āputa o roto me waho o ngā matūriki. Arā, ko te kiato o te mea i riro mai i muri i te whakakore i te rōrahi o ngā kōrua katoa.
- Ko te kiato matūriki e pā ana ki te kiato o nga matūriki ka whiwhi ma te wehewehe i te papatipu paura ka wehea ki te rōrahi matūriki tae atu ki te kohao tuwhera me te kohao kati. Arā, ko te āputa i waenga i ngā matūriki, engari kaua ko ngā pores pai i roto i ngā matūriki, ko te kiato o ngā matūriki ake.
- Ko te kiato whakaemi, ara, te kiato paninga, e pa ana ki te kiato ka riro mai i te papatipu paura ka wehea e te rōrahi o te paninga i hangaia e te paura. Kei roto i te rōrahi e whakamahia ana ko ngā pores o ngā matūriki ake me ngā kōrua i waenganui i ngā matūriki.
Mo te paura ano, kiato pono> kiato matūriki> kiato tarapi. Ko te porosity o te paura ko te tauwehenga o nga pores i roto i te paninga matūriki paura, ara, te ōwehenga o te rōrahi o te korekore i waenga i nga matūriki paura me nga pores o nga matūriki ki te katoa o te rōrahi o te paninga, e whakaatuhia ana. hei ōrau. Ko te porosity o te paura he taonga matawhānui e pa ana ki te ahua o te matūriki, te ahua o te mata, te rahi matūriki me te tohatoha rahi matūriki. Ko tana porosity ka pa tika ki te whakauru o te electrolyte me te tuku lithium katote. I te nuinga o te waa, ko te nui o te porosity, ko te ngawari o te whakauru i te electrolyte, me te tere o te tuku lithium katote. Na reira, i roto i te hoahoa o te pākahiko lithium, i etahi wa ki te whakatau i te porosity, whakamahia tikanga pēhanga mēkuri, tikanga hau adsorption, me ētahi atu Ka taea hoki te whiwhi mā te whakamahi i te tātaitanga kiato. He rereke ano nga paanga o te porosity i te whakamahi i nga kiato rereke mo nga tatauranga. Ina tatauhia te kiato o te porosity o te matū ora, te kaihoko kawe me te here ki te kiato pono, kei roto i te porosity tatau te aputa i waenga i nga matūriki me te aputa i roto i nga matūriki. Ina tatauhia te porosity o te matū ora, te kaihoko kawe me te here ki te kiato matūriki, ko te porosity kua tohua ko te aputa i waenga i nga matūriki, engari kaua ko te aputa i roto i nga matūriki. Na reira, ko te rahi o te pore o te pepa hiko pākahiko lithium he tauine-maha ano, ko te tikanga ko te aputa i waenga i nga matūriki kei te rahi o te tauine micron, ko te aputa o roto o nga matūriki kei roto i te nanometer ki te tauine sub-submicron. I roto i nga electrodes porous, ka taea te whakaatu te hononga o nga taonga kawe penei i te diffusivity whaihua me te kawe e te wharite e whai ake nei:
Inaa ko D0 e tohu ana i te reiti tiritiri o roto o te rawa ake, ko te ε te hautau rōrahi o te wahanga e rite ana, a ko te τ te kopikopiko o te wahanga e rite ana. I roto i te tauira hototahi tonotono, ka whakamahia te hononga Bruggeman, ka tango i te whakarea ɑ =1.5 hei whakatau tata i te pai o nga hiko porous.
Ka whakakiia te electrolyte i roto i nga pores o te porous electrodes, kei te whakahaerehia nga katote lithium i roto i te electrolyte, me nga ahuatanga kawe o nga katote lithium e tino hono ana ki te porosity. Ko te nui o te porosity, ko te teitei ake o te hautanga rōrahi o te wahanga electrolyte, me te nui ake o te kaha o te kawe i nga katote lithium. I roto i te pepa hiko pai, ka tukuna nga irahiko i roto i te wahanga whakapiri waro, ko te hautanga rōrahi o te wahanga whakapiri waro me te taahitanga o te wahanga whakapiri waro ka whakatau tika i te kawe i nga irahiko.
Ko te porosity me te hautanga rōrahi o te waro whakapiri waro he whakahē, a ko te porosity nui e kore e kore e arai ki te hautanga rōrahi o te waro whakapiri waro, no reira, he whakahē ano hoki nga ahuatanga o te kawe i nga katote lithium me nga irahiko, penei i te Whakaahua 2 I te hekenga o te porosity, ka heke te kaha o te katote lithium i te wa e piki haere ana te hiko hiko. Me pehea te whakataurite i nga mea e rua he mea nui ki te hoahoa hiko.
Whakaahua 2 Te hoahoa hoahoa o te porosity me te katote lithium me te kawe irahiko
2. Momo me te kite i nga hapa o te pou
I tenei wa, i roto i te tukanga o te whakarite i nga pou o te pākahiko, he maha ake nga hangarau rapu ipurangi e whakamahia ana, kia pai ai te tautuhi i nga hapa o te hanga o nga hua, te whakakore i nga hua koha, me nga urupare tika ki te raina whakaputa, whakarereke aunoa, a-ringa ranei ki te whakaputa. tukanga, ki te whakaiti i te reiti hapa.
Ko nga hangarau rapu-a-ipurangi e whakamahia nuitia ana i roto i te hanga pepa poupou ko te slurry te ahua o te ahua, te kitenga o te kounga o te pepa pou, te kitenga ine me etahi atu, Hei tauira: (1) Ko te mita pokey ipurangi kei te whakauruhia ki roto i te tank rokiroki paninga kia kitea te rheological. āhuatanga o te slurry i roto i te wā tūturu, Whakamātauria te pūmautanga o te slurry; (2) Ma te whakamahi i te X-ray, te β-ray ranei i roto i te tukanga whakakikorua, Ko te tika o te inenga teitei, Engari te nui o te radiation, te utu nui o nga taputapu me te raruraru tiaki; (3) Ka whakamahia te hangarau ine ine ine taiaho ipurangi ki te ine i te matotoru o te pepa pou, Ka taea e te ine tika te tae ki te ± 1. 0 μm, Ka taea hoki te whakaatu i te huringa huringa o te ine ine me te matotoru i roto i te waa tuuturu, Whakanuia te tirotiro raraunga me te tātari; (4) hangarau tirohanga CCD, Ara, ka whakamahia te raupapa raina CCD ki te matawai i te ahanoa ine, Tuturu-waahi image tukatuka me te tātari o ngā kāwai koha, Kia mohio ki te kore-whakangaro i te rapunga ipurangi o nga koha o te mata pepa pou.
Hei taputapu mo te whakahaere kounga, he mea nui ano te hangarau whakamatautau ipurangi kia mohio ai koe ki te hononga i waenga i nga koha me te mahi o te pākahiko, kia taea ai te whakatau i nga paearu tohu / kore whai mana mo nga hua kua oti.
I te waahanga whakamutunga, ko te tikanga hou mo te hangarau kitenga hapa o te mata o te pākahiko lithium-ion, te hangarau whakaata waiariki infrared me te hononga i waenga i enei koha rereke me te mahi hiko i te wa poto.
(1) Ko nga hapa noa i te mata o te pepa pou
Ko te Whakaaturanga 3 e whakaatu ana i nga hapa noa i runga i te mata o te hiko hiko katote lithium, me te ahua whatu kei te taha maui me te whakaahua i mauhia e te kaitoi waiariki kei te taha matau.
Whakaahua 3 Ko nga hapa noa i runga i te mata o te pepa pou: (a, b) kopaki pupuhi / whakahiato; (c, d) taka taonga / kohao; (e, f) te tinana ke; (g, h) paninga koretake
(A, b) kua piki ake te pupuhi / whakahiato, ka puta mai enei kohatanga ki te oho riterite te slurry, ki te kore ranei te tere o te paninga. Ko te whakahiatotanga o nga kaikohikohi me te waro pango ka arahi ki te iti o te ihirangi o nga kai kaha me te taumaha o nga papa polar.
(c, d) taka / kohao, karekau enei waahi koha i whakakikoruatia, ka mahia mai e nga mirumiru i roto i te slurry. Ka whakaitihia te nui o nga mea kaha me te whakaatu i te kaikohi ki te electrolyte, na reira ka whakaiti i te kaha hiko.
(E, f) nga tinana kee whakarewa, he parapara, he mea whakarewa ranei nga tinana ke i whakauruhia ki roto i nga taputapu me te taiao, me nga tinana kee whakarewa ka nui te kino ki nga pākahiko lithium. Ko nga matūriki konganuku nui ka whakararu tika i te diaphragm, ka puta he ara iahiko poto i waenga i nga hiko pai me te kino, he ara iahiko poto tinana. I tua atu, ka whakauruhia te tinana kee ki roto i te electrode pai, ka piki ake te kaha pai i muri i te utu, ka whakaoti te whakarewa, ka horahia i roto i te electrolyte, katahi ka heke ki runga i te mata kino, ka mutu ka werohia te diaphragm, ka hanga he ara iahiko poto, he ara iahiko poto memeha matū. Ko nga tinana kerekere tino noa i te waahi wheketere pākahiko ko Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, etc.
(g, h) te paninga koretake, penei i te whakaranu slurry kaore i te rawaka, ka ngawari te ahua o te matūriki i nga whiu ina nui te matūriki, ka puta he paninga koretake, ka pa ki te rite o te kaha o te pākahiko, a ka puta katoa. karekau he karaehe paninga, he paanga ki te kaha me te haumaru.
(2) Ka whakamahia te hangarau hangarau whakamaarama waiariki Infrared (IR) ki te kite i nga hapa iti i runga i nga hiko maroke ka kino te mahi o nga pākahiko lithium-ion. I te wa o te rapunga ipurangi, ki te kitea te koha hiko, te poke ranei, tohuhia ki runga i te pepa pou, whakakorehia i roto i te tukanga e whai ake nei, me te urupare ki te raina whakaputa, me te whakatika i te tukanga i te wa ki te whakakore i nga hapa. Ko te hihi infrared he momo ngaru hiko e rite ana te ahua ki nga ngaru reo irirangi me te marama kitea. Ka whakamahia he taputapu hiko motuhake hei huri i te tohatoha pāmahana o te mata o tetahi mea ki te ahua kitea o te kanohi tangata, me te whakaatu i te tohatoha pāmahana o te mata o tetahi mea i roto i nga tae rereke ka kiia ko te hangarau whakaata waiariki infrared. Ko tenei taputapu hiko e kiia ana ko te whakaahua waiariki infrared. Ko nga mea katoa kei runga ake i te kore tino (-273 ℃) ka tuku i te irirangi infrared.
E whakaatu ana i te Whakaaturanga 4, ka whakamahia e te kaiwhakawhanake waiariki infrared (Kamera IR) te kaitirotiro infrared me te kaupapa atahanga whatu ki te whakaae i te tauira tohatoha hiko iraruraru o te mea inehia me te whakaata i runga i te huānga whakaahua o te kaitirotiro infrared kia whiwhi ai i te whakaahua waiariki infrared, e rite ana ki te waahi tohatoha waiariki i te mata o te mea. Ina he koha ki runga i te mata o tetahi mea, ka huri te pāmahana o te waahi. Na reira, ka taea hoki te whakamahi i tenei hangarau ki te kite i nga hapa kei runga i te mata o te mea, ina koa e tika ana mo etahi kohakore e kore e taea te wehewehe e nga tikanga kitenga mata. Ka kitea te hiko whakamaroke o te pākahiko lithium katote i runga ipurangi, ka whakahiahia te hiko hiko i te tuatahi e te uira, ka huri te pāmahana o te mata, katahi ka kitea te pāmahana o te mata me te whakaahua waiariki. Ka whakaatahia te ahua o te tohatoha wera, ka tukatukahia, ka tātarihia te ahua i roto i te waa tuuturu kia kitea nga koha o te mata me te tohu i te waa.D. Mohanty I whakauruhia e te rangahau he whakaahua waiariki ki te putanga o te oumu whakamaroke whakamaroke hei kite i te ahua tohanga pāmahana o te mata rau hiko.
Ko te ahua 5 (a) he mapi tohanga pāmahana o te mata paninga o te pepa pou pai NMC i kitea e te whakaahua waiariki, kei roto he hapa iti rawa e kore e kitea e te kanohi tahanga. Ko te kurupae tohatoha pāmahana e rite ana ki te waahanga ara e whakaatuhia ana i roto i te whakaurunga o roto, me te piki o te pāmahana i te waahi koha. I te Whakaahua 5 (b), ka piki ake te mahana o te rohe i roto i te pouaka e rite ana, e rite ana ki te koha o te mata rau pou. FIG. Ko te 6 he hoahoa tohanga pāmahana mata o te pepa hiko kino e whakaatu ana i te noho o nga hapa, kei reira te tihi o te piki o te pāmahana e rite ana ki te mirumiru, ki te whakahiato ranei, me te waahi o te heke o te pāmahana e rite ana ki te kohao titi, te maturuturunga iho ranei.
Whakaatu 5 Te tohatoha pāmahana o te mata rau hiko pai
Whakaatu 6 Te tohatoha pāmahana o te mata hiko kino
Ka taea te kite ko te whakakitenga whakamaarama waiariki o te tohatoha pāmahana he huarahi pai mo te kite i te koha o te mata o te pepa pou, ka taea te whakamahi mo te whakahaere kounga o te hanga pepa poupou.3. Te awenga o nga koha o te mata o te pepa pou i runga i te mahinga o te pākahiko
(1) Paanga ki te kaha whakarea pākahiko me te pai o Coulomb
Ko te Whakaaturanga 7 e whakaatu ana i te awe awe o te whakahiato me te kohao titi ki te kaha whakarea pākahiko me te pai o te coulen. Ka taea e te whakahiato te whakapai ake i te kaha o te pākahiko, engari ka whakaiti i te kaha o te coulen. Ka whakaitihia e te kohao te kaha o te pākahiko me te kaha o te Kulun, a ka tino heke te kaha o te Kulun i te reiti teitei.
Whakaaturanga 7 cathode aggregate and pinhole pānga i runga i te kaha pākahiko me te pai o te ahua 8 he paninga pāhiwihiwi, me te whakarewa tinana ke Co me Al i runga i te kaha pūhiko me te pānga o te ānau tōtika, paninga pāhiwihiwi whakaiti wae pākahiko kaha papatipu 10% - 20%, engari kua heke te kaha o te pākahiko katoa i te 60%, e whakaatu ana tenei kua tino heke te papatipu ora i roto i te waahanga polar. Metal Co tinana ke i heke te kaha me te pai o Coulomb, ahakoa i roto i te 2C me te 5C te whakanui teitei, kaore he kaha, na te hanganga o te whakarewa Co i roto i te tauhohenga hiko o te lithium me te lithium kua whakauruhia, ko nga matūriki whakarewa ranei. i aukatihia te pore diaphragm na te ara iahiko poto moroiti.
Whakaahua 8 Ko nga paanga o te paninga koretake o te hiko pai me te whakarewa nga tinana ke Co me Al ki runga i te kaha whakarea pākahiko me te pai o te coulen.
He whakarāpopototanga o ngā hē o te pepa cathode: Ko nga kai i roto i te paninga pepa cathode ka whakaiti i te kaha o Coulomb o te pākahiko. Ko te kohao o te paninga pai e whakaiti ana i te pai o te Coulomb, na te kino o te mahi whakarea, ina koa i te teitei o naianei. Ko te paninga heterogeneous i whakaatu he ngoikore te mahi whakanui. Ko nga parahanga matūriki konganuku ka puta he ara iahiko poto-poto, na reira ka tino heke te kaha o te pākahiko.
Ko te Whakaahua 9 e whakaatu ana i te awenga o te takai konumohe turuturu kino ki te kaha whakarea me te pai o te Kulun o te pākahiko. A, no te puta te leakage i te electrode kino, kua tino heke te kaha o te pākahiko, engari e kore e kitea te kaha karamu, me te pānga i runga i te pai Kulun he kore nui.
Whakaaturanga 9 Te awe o te takai takai reihiko hiko i runga i te kaha whakarea o te pākahiko me te pai o te Kulun (2) Te awe ki te mahinga huringa whakarea pākahiko Ko te Whakaahua 10 te hua o te awe o te koha o te mata hiko ki te huringa whakarea pākahiko. Ka whakarapopotohia nga hua awe e whai ake nei:
Whakakotahitanga: i te 2C, ko te tere tiaki kaha o nga huringa 200 ko te 70% me te pākahiko hapa he 12%, i te huringa 5C, ko te tere tiaki kaha o nga huringa 200 he 50% me te pākahiko hapa ko 14%.
Needlehole: ka kitea te ngoikoretanga o te kaha, engari karekau he tere te whakahekenga kohakore, me te tere tiaki kaha o nga huringa 200 2C me te 5C he 47% me te 40%, ia.
Te tinana o kee: kua tata ki te 0 te kaha o te konganuku Co tinana ke i muri i te maha o nga huringa, a ka tino heke te kaha o te huringa 5C o te tinana kee Al konumohe.
Wehenga turuturu: Mo te waahi rerenga kotahi, ka heke tere ake te kaha o te pākahiko o nga whiu iti maha atu i te whiu nui (47% mo nga huringa 200 i te 5C) (7% mo nga huringa 200 i te 5C). Ka tohu tenei ka nui ake te maha o nga whiu, ka nui ake te paanga ki te huringa pākahiko.
Whakaahua 10 Te paanga o nga kohatanga o te mata o te rau hiko i runga i te huringa reiti pūtau
Ref.: [1] Aromatawai kore-kino o nga hikohiko hiko tuarua lithium kua whakakikoruatia mokamoka-mate na roto i te raina laser caliper me nga tikanga whakamaarama IR [J].ANALYTICALMETHODS.2014, 6(3): 674-683.[2]Panga o nga hapa hanga hiko i runga i nga mahi hiko o nga pākahiko katote-lithium: Te maarama ki nga puna ngoikore o te pākahiko [J]. Journal of Power Sources.2016, 312: 70-79.
