He aha i kore ai te pākahiko lithium iron phosphate?

Ko te mohio ki te take, ki te tikanga ranei o te kore o nga pākahiko lithium iron phosphate he mea tino nui mo te whakapai ake i te mahi o te pākahiko me tana hanga nui me te whakamahi. Ka matapakihia e tenei tuhinga nga paanga o nga poke, nga tikanga hanga, nga tikanga rokiroki, te hangarua, te utu nui, me te nui o te tuku i runga i te kore o te pākahiko.

1. Kore i roto i te tukanga whakaputa

I roto i nga mahi whakaputa, ko nga kaimahi, taputapu, rauemi mata, tikanga, me te taiao ko nga mea nui e pa ana ki te kounga o te hua. I roto i te tukanga whakaputa o te pākahiko hiko LiFePO4, ko nga kaimahi me nga taputapu kei roto i te whānuitanga o te whakahaere, no reira ka korerohia e matou nga take paanga e toru kua hipa.

Ko te poke i roto i te rauemi hiko kaha e kore ai te pākahiko.

I te wa o te whakahiatotanga o te LiFePO4, he iti noa nga poke penei i te Fe2O3 me te Fe. Ka whakahekehia enei poke i runga i te mata o te hiko kino, ka werohia te diaphragm ka puta he ara iahiko poto o roto. Ka roa te wa e noho ana a LiFePO4 ki te hau, ka kino te makuku i te pākahiko. I te timatanga o te koroheketanga, ka hangaia te phosphate rino amorphous i runga i te mata o te rauemi. Ko te hanganga o te rohe me te hanganga he rite ki te LiFePO4 (OH); me te whakaurunga o te OH, ka pau tonu a LiFePO4, Ka whakaatuhia hei whakanui ake i te rōrahi; i muri mai ka whakamarokehia ki te hanga LiFePO4(OH). Ko te poke o te Li3PO4 i roto i te LiFePO4 he matū hiko. Ko te teitei ake o te poke o te anode graphite, ko te nui ake o te ngaronga kaha e kore e taea te whakahoki.

Ko te kore o te pākahiko na te tikanga hanga

Ko te ngaronga korekore o nga katote lithium kaha ka kitea i te tuatahi i roto i nga katote lithium i pau i te wa e hanga ana i te membrane atanga electrolyte totoka. Kua kitea e nga rangahau ko te whakanui ake i te pāmahana hanga ka nui ake te ngaro o nga katote lithium. Ka piki ake te pāmahana o te hanganga, ka piki ake te wahanga o nga wahanga parakore i roto i te kiriata SEI. Ko te hau i tukuna i te wa o te huringa mai i te waahanga pararopi ROCO2Li ki te waahanga pararopi Li2CO3 ka nui ake nga hapa o te kiriata SEI. He maha nga katote lithium kua whakarewahia e enei hapa ka mau ki roto i te hiko kauwhata kino.

I te wa o te hanganga, ko te hanganga me te matotoru o te kiriata SEI i hangaia e te utu iti o naianei he rite engari he wa roa; Ko te utu o naianei ka nui ake nga tauhohenga taha ka puta, ka piki ake te mate lithium-ion e kore e taea te huri, ka piki hoki te atanga atanga hiko kino, engari ka penapena te waa. Te wa; I enei wa, ka whakamahia te tikanga hanga o te naianei iti-nui-nui me te ngaohiko tonu ka whakamahia i nga wa katoa kia taea ai te whai whakaaro ki nga painga o nga mea e rua.

Ko te ngoikore o te pākahiko na te makuku i te taiao whakaputa

I roto i te hanga tuturu, kare e kore ka whakapa atu te pākahiko ki te hau na te mea ko nga mea pai me nga mea kino ko te nuinga o nga matūriki micron, nano-rahi ranei, a ko nga ngota ngota whakarewa i roto i te electrolyte he nui nga roopu carbonyl electronegative me nga here waro-waro metastable. Ka ngawari katoa te tango i te makuku i te hau.

Ka tauhohe nga ngota ngota wai ki te tote lithium (ina koa ko te LiPF6) i roto i te electrolyte, ka pirau ka pau te electrolyte (ka pirau ki te hanga PF5) ka puta te matū waikawa HF. Ko te PF5 me te HF ka whakangaro i te kiriata SEI, ka whakatairanga ano hoki a HF i te pirau o te mea kaha o te LiFePO4. Ko nga ngota ngota wai ka whakakore i te hikohiko graphite kino-iti-iti, ka hanga he lithium hydroxide ki raro o te kiriata SEI. I tua atu, ko te O2 kua memeha i roto i te electrolyte ka whakatere hoki i te koroheketanga o pākahiko LiFePO4.

I roto i te tukanga whakaputa, i tua atu i te tukanga whakaputa e pa ana ki te mahi o te pākahiko, ko nga mea matua e pa ana ki te kore o te pākahiko hiko LiFePO4 ko nga poke i roto i nga rauemi mata (tae atu ki te wai) me te tukanga o te hanga, na te ma o te rauemi, te whakahaere i te makuku o te taiao, te tikanga hanga, aha atu. He mea nui nga mea.

2. Rahunga i roto i te whata

I te wa o te mahi o te pākahiko hiko, ko te nuinga o te waa kei roto i te ahua o te papa. Ko te tikanga, i muri i te wa roa o te papa, ka heke iho te mahi o te pākahiko, ko te nuinga o te waa e whakaatu ana i te pikinga o te aukati o roto, te heke o te ngaohiko, me te heke o te kaha tuku. He maha nga mea e paheke ai te mahi o te pākahiko, ko te pāmahana, te ahua o te utu, me te waa te tino awe.

Kassem et al. i tātarihia te koroheketanga o nga pākahiko hiko LiFePO4 i raro i nga ahuatanga rokiroki rereke. I whakapono ratou ko te tikanga tawhito ko te nuinga o te tauhohenga taha o nga hiko pai me te kino. Ko te electrolyte (i whakaritea ki te taha o te taha o te hiko pai, ko te taha o te taha o te hiko graphite kino he taimaha ake, ko te nuinga o te mea i puta mai i te whakarewa. Ko te whakaheke, te tipu o te kiriata SEI) ka pau nga katote lithium kaha. I te wa ano, ka piki te tapeke o te pākahiko, ko te ngaro o nga katote lithium kaha ka arahi ki te koroheketanga o te pākahiko ka mahue. Ko te ngaronga kaha o nga pākahiko hiko LiFePO4 ka piki ake i te pikinga o te pāmahana rokiroki. Engari, i te mea ka piki ake te waahi rokiroki o te utu, ka iti ake te ngaro o te kaha.

Grolleau et al. i tae ano ki te whakatau kotahi: he nui ake te paanga o te pāmahana rokiroki ki te koroheketanga o nga pākahiko hiko LiFePO4, whai muri i te ahua rokiroki o te utu, ka tukuna he tauira ngawari. Ka taea e ia te matapae i te ngaronga kaha o te pākahiko hiko LiFePO4 i runga i nga mea e pa ana ki te wa rokiroki (te wera me te ahua o te utu). I roto i tetahi ahuatanga SOC motuhake, ka piki ake te wa o te papa, ka marara te lithium i roto i te kauwhata ki te taha, ka hanga he puhui matatini me te electrolyte me nga irahiko, ka piki ake te waahanga o nga katote lithium e kore e taea te huri, te matotoru o te SEI, me te kawe. Ko te pikinga o te impedance na te hekenga (ka piki nga waahanga pararopi, ka whai waahi etahi ki te memeha ano) me te whakahekenga o nga mahi o te mata hiko na te koroheketanga o te pākahiko.

Ahakoa te ahua o te utu, te ahua tuku ranei, karekau i kitea he tauhohenga i waenga i te LiFePO4 me nga electrolyte rereke (te electrolyte ko LiBF4, LiAsF6, LiPF6 ranei) i te awhe pāmahana mai i te pāmahana rūma ki te 85°C. Heoi, ka rukuhia a LiFePO4 ki te electrolyte o LiPF6 mo te wa roa, ka whakaatu tonu i te tauhohenga motuhake. Na te mea kua roa te tauhohenga ki te hanga i te atanga, kaore ano he kiriata passivation i runga i te mata o te LiFePO4 hei aukati i etahi atu tauhohenga me te electrolyte i muri i te rukutanga mo te marama kotahi.

I roto i te ahua o te whata, he kino nga tikanga rokiroki (te teitei o te wera me te nui o te utu) ka piki ake te tohu o te tuku-whaiaro o te pākahiko hiko LiFePO4, ka tino kitea te koroheketanga o te pākahiko.

3. Kore i te hangarua

I te nuinga o te wa ka tukuna e nga pākahiko te wera i te wa e whakamahia ana, no reira he mea nui te awe o te pāmahana. I tua atu, ka rereke nga ahuatanga o te huarahi, te whakamahinga, me te pāmahana taiao.

Ko te ngaronga o nga katote lithium kaha ka ngaro te kaha o nga pākahiko hiko LiFePO4 i te wa e eke paihikara ana. Dubarry et al. i whakaatu ko te koroheketanga o nga pākahiko hiko LiFePO4 i te wa e eke paihikara ana ko te nuinga o te tipu o te tipu ka pau te kiriata SEI lithium-ion mahi. I tenei tukanga, ko te ngaro o nga katote lithium kaha ka whakaiti tika i te tere pupuri o te kaha o te pākahiko; ko te tipu tonu o te kiriata SEI, i tetahi taha, ka piki ake te parenga polarization o te pākahiko. I te wa ano, he tino matotoru te matotoru o te kiriata SEI, me te mahi hiko o te anode graphite. Ka whakakorea te mahi i tetahi waahanga.

I roto i te eke paihikara teitei, Fe2+ i roto i te LiFePO4 ka memeha ki tetahi whānuitanga. Ahakoa ko te nui o te Fe2 + kua whakakorehia kaore he painga nui ki te kaha o te hiko pai, ko te whakakorenga o Fe2 + me te rerenga o Fe i runga i te hiko graphite kino ka whai waahi ki te tipu o te kiriata SEI. . I tātarihia e Tan te waahi me te waahi i ngaro ai nga katote lithium kaha, ka kitea ko te nuinga o te ngaronga o nga katote lithium kaha i puta i runga i te mata o te hiko kauwhata kino, ina koa i nga huringa teitei-te wera, ara, te ngaronga kaha o te huringa o te pāmahana teitei. he tere ake, me te whakarāpopoto i te kiriata SEI E toru nga momo mahi kino me te whakatika:

1. Ko nga irahiko i roto i te graphite anode ka haere i roto i te kiriata SEI hei whakaiti i nga katote lithium.
2. Ko te whakakore me te whakahou i etahi waahanga o te kiriata SEI.
3. Na te huringa rōrahi o te anode graphite, Ko te membrane SEI i puta mai i te pakaru.

I tua atu i te ngaro o nga katote lithium kaha, ka kino nga taonga pai me te kino i te wa e hangarua ana. Ko te puta mai o nga kapiti i roto i te hiko LiFePO4 i te wa o te hangarua ka piki ake te polarization electrode me te heke o te kawe i waenga i te rauemi hohe me te kaihoko kawe, te kaikohi o naianei ranei. I whakamahia e Nagpure te Scanning Extended Resistance Microscopy (SSRM) ki te ako i nga huringa o te LiFePO4 i muri i te koroheketanga, ka kitea ko te whakakorikori o nga matūriki LiFePO4 me nga putunga mata i puta mai i nga tauhohenga matū motuhake ka piki ake te impedance o LiFePO4 cathodes. I tua atu, ko te whakahekenga o te mata kaha me te exfoliation o nga electrodes graphite na te ngaronga o nga rauemi graphite kaha e kiia ana ko te take o te koroheketanga o te pākahiko. Ko te koretake o te graphite anode ka puta te koretake o te kiriata SEI me te whakatairanga i te kai o nga katote lithium kaha.

Ka taea e te tukunga tere o te pākahiko te kaha nui mo te waka hiko; ara, ko te pai ake o te mahi reiti o te pākahiko hiko, ko te pai ake o te mahi whakatere o te motuka hiko. Ko nga hua rangahau a Kim et al. I whakaatu mai he rereke te ahua tawhito o te LiFePO4 paihiko hiko me te kauwhata hiko kino: me te piki haere o te rerenga, ka nui ake te ngaronga o te hiko pai i tera o te hiko kino. Ko te ngaro o te kaha o te pākahiko i te wa e eke paihikara iti nei na te kai o nga katote lithium kaha i roto i te hiko hiko. Engari, ko te ngaronga o te hiko o te pākahiko i te wa e eke paihikara teitei ana na te pikinga o te impedance o te electrode pai.

Ahakoa te hohonu o te tukunga o te pākahiko hiko e whakamahia ana e kore e pa ki te ngaronga o te kaha, ka pa ki tona ngaronga mana: ka piki te tere o te ngaro o te mana ki te piki o te hohonutanga o te rerenga. Ko tenei na te pikinga o te impedance o te kiriata SEI me te piki haere o te impedance o te pākahiko katoa. He hononga tika. Ahakoa e pa ana ki te ngaro o nga katote lithium kaha, ko te rohe o runga o te ngaohiko utu karekau he awe ki runga i te ngoikoretanga o te pākahiko, he iti rawa, teitei rawa ranei o runga o te ngaohiko utu ka nui ake te atanga atanga o te hiko LiFePO4: he iti o runga. e kore e pai te mahi ngaohiko rohe. Ka hangahia te kiriata passivation ki runga i te whenua, a, na te teitei rawa o te tepe ngaohiko o runga ka puta te oxidative Decomposition o te electrolyte. Ka hangaia he hua me te iti o te kawe i runga i te mata o te hiko LiFePO4.

Ko te kaha tukunga o te pākahiko hiko LiFePO4 ka heke tere ka heke te pāmahana, na te whakahekenga o te kawe katote me te pikinga o te atanga atanga. I ako motuhake a Li i te LiFePO4 cathode me te graphite anode, ka kitea he rereke nga ahuatanga whakahaere matua e whakatiki ana i te mahi iti-pamahana o te anode me te anode. Ko te heke o te kawe katote o te LiFePO4 cathode he tino nui, a ko te pikinga o te atanga impedance o te graphite anode te take matua.

I te wa e whakamahia ana, ko te paheketanga o te electrode LiFePO4 me te anode graphite me te tipu tonu o te kiriata SEI ka paheke te pākahiko ki nga nekehanga rereke. I tua atu, i tua atu i nga mea e kore e taea te whakahaere penei i nga ahuatanga o te huarahi me te pāmahana ambient, he mea nui ano te whakamahi auau o te pākahiko, tae atu ki te ngaohiko utu tika, te hohonu o te tukunga, aha atu.

4. rahua i te wa e toha ana me te tuku

I te nuinga o te wa ka nui te utu o te pākahiko i te wa e whakamahia ana. He iti ake te whakahekenga. Ko te wera i tukuna i te wa e nui ana te utu, i te whakahekenga nui ranei ka kohia ki roto i te pākahiko, ka piki ake te pāmahana pākahiko. Ka pa ki te oranga o te pākahiko, ka ara ake pea te ahi, te pahūtanga ranei o te tupuhi. Ahakoa i raro i nga tikanga utu me te tuku i nga wa katoa, ka piki te maha o nga huringa, ka piki ake te koretake o te kaha o nga pūtau kotahi i roto i te punaha pākahiko. Ko te pākahiko me te iti rawa o te kaha ka pa ki te tukanga o te utu me te whakakorenga.

Ahakoa ko te LiFePO4 te pai rawa atu o te waiariki ka whakaritea ki etahi atu taputapu hiko pai i raro i nga tikanga utu rereke, ka taea hoki e te overcharging te whakararu kino ki te whakamahi i nga pākahiko hiko LiFePO4. I roto i te ahua o te utu nui, ko te whakarewa i roto i te electrolyte pararopi he kaha ake ki te whakapouri oxidative. I roto i nga whakarewa pararopi e whakamahia nuitia ana, ko te ethylene carbonate (EC) ka pai ake te paheketanga oxidative i runga i te mata o te hiko pai. I te mea he papaku te pumanawa whakauru lithium (me te kaha o te lithium) o te hiko kauwhata kino, ka tino kitea te rerenga lithium i roto i te hiko kauwhata kino.

Ko tetahi o nga take nui mo te ngoikore o te pākahiko i raro i nga tikanga kua nui te utu ko te ara iahiko poto o roto na nga manga karaihe lithium e werohia ana te diaphragm. Lu et al. i tātarihia te koretake o te whakakikorua lithium i runga i te kauwhata e whakahē ana i te mata hiko na te utu nui. Ko nga hua e whakaatu ana kaore i rereke te hanganga katoa o te electrode graphite kino, engari he manga karaihe lithium me te kiriata mata. Ko te tauhohenga o te lithium me te electrolyte ka piki haere tonu te kiriata o te mata, ka nui ake te kaha o te lithium ka puta te lithium ki te kauwhata. Ka nui ake te uaua o te electrode kino, ka nui ake te whakatairanga i te whakaheke lithium i runga i te mata o te hiko kino, ka hua ake te heke o te kaha me te pai o te coulombic.

I tua atu, ko nga poke whakarewa (ina koa ko Fe) e kiia ana ko tetahi o nga take matua mo te kore o te utu o te pākahiko. Xu et al. i ako nahanaha te tikanga kore o nga pākahiko hiko LiFePO4 i raro i nga tikanga utu nui. Ko nga hua e whakaatu ana ko te redox o Fe i te wa o te huringa overcharge/discharge ka taea te whakaaro, a ka hoatu te tikanga tauhohenga. I te wa ka nui te utu, ka waikura tuatahi a Fe ki te Fe2+, ka heke te Fe2+ ki te Fe3+, katahi ka tangohia te Fe2+ me te Fe3+ mai i te hiko pai. Ka horahia tetahi taha ki te taha hiko kino, ka heke te Fe3+ ki te Fe2+, ka heke ano te Fe2+ ki te hanga Fe; i te wa e nui ana te utu, ka timata nga manga karaihe Fe ki nga hiko pai me te kino i te wa ano, ka werohia te kaiwehewehe hei hanga piriti Fe, ka puta mai he papahiko moroiti te ara iahiko poto, ko te ahuatanga e haere tahi ana me te hikohiko moroiti o te pākahiko ko te haere tonu. te whakanui ake i te pāmahana i muri i te utu nui.

I te wa o te utu nui, ka tere te piki o te hiko o te hiko kino. Ko te pikinga pea ka whakangaro i te kiriata SEI i runga i te mata o te electrode kino (ko te waahanga kei roto i nga puhui pararopi kei roto i te kiriata SEI ka kaha ake te waikura), ka puta ake te Tirohanga o te electrolyte, ka mate te kaha. Ko te mea nui ake, ko te kaikohi kino o naianei Cu kopaki ka oxidized. I roto i te kiriata SEI o te electrode kino, Yang et al. kitea Cu2O, te hua hāoratanga o Cu konumohe, e nui ake te ātete ā-roto o te pākahiko ka meinga te mate kaha o te tupuhi.

He et al. i akohia te tikanga o te whakahekenga o nga pākahiko hiko LiFePO4 i roto i nga taipitopito. I kitea e nga hua ko te kaikohi o naianei Cu kopaki ka taea te waikura ki te Cu+ i te wa o te tukunga nui, a ka whakapourihia ano a Cu+ ki te Cu2+, muri iho ka marara ki te hiko pai. Ka puta he tauhohenga whakaheke i te hiko pai. Ma tenei ara, ka hanga manga karaihe ki te taha hiko pai, ka werohia te kaiwehewehe ka puta he ara iahiko poto moroiti ki roto i te pākahiko. Ano, na te nui o te tukunga, ka piki tonu te pāmahana o te pākahiko.

Ko te utu nui o te pākahiko hiko LiFePO4 ka taea te whakapohehe i te electrolyte oxidative, te whanaketanga lithium, me te hanga o nga manga karaihe Fe; Ko te nui o te tukunga ka pa te kino ki te SEI, ka paheke te kaha, te whakapouritanga o te Cu, tae atu ki te ahua o nga manga karaihe Cu.

5. etahi atu rahunga

Na te iti o te kawe o te LiFePO4, ka kitea ngawari te ahua me te rahi o te rawa me nga paanga o nga kaihoko kawe me nga here. Gabercek et al. i matapakihia e rua nga mea rereke o te rahi me te paninga waro ka kitea ko te impedance electrode o LiFePO4 e pa ana ki te rahi matūriki toharite. Ko nga hapa anti-pae i roto i te LiFePO4 (Kei te noho a Fe ki nga waahi Li) ka tino pa ki te mahi o te pākahiko: na te mea ko te tuku o nga katote lithium i roto i te LiFePO4 he ahua kotahi, na tenei koha ka aukati i te whakawhitiwhiti korero o nga katote lithium; na te whakaurunga o nga whenua valence teitei Na te taapiri hiko hiko, ka taea hoki e tenei koha te koretake o te hanganga LiFePO4.

Ko nga matūriki nui o LiFePO4 kaore e taea te tino koa i te mutunga o te utu; ka taea e te LiFePO4 te hanga-nano te whakaheke i nga kohakoretanga hurihuri, engari ko te kaha o te kaha o te mata ka puta te tuku-whaiaro. Ko te PVDF te tino paihere e whakamahia ana i naianei, he ngoikoretanga penei i te tauhohenga i te pāmahana teitei, te whakakorenga i roto i te electrolyte kore-wai, me te iti o te ngawari. He tino paanga ki te ngaronga kaha me te huringa ora o te LiFePO4. I tua atu, ko te kaikohi o naianei, te diaphragm, te hanganga electrolyte, te tukanga whakaputa, nga mea a te tangata, te wiri o waho, te wiri, me etahi atu, ka pa ki te mahi a te pākahiko ki nga nekehanga rereke.

Tohutoro: Miao Meng et al. "Te Kaunekehanga Rangahau mo te Rahua o nga Pikohiko hiko Lithium Iron Phosphate."