Kei te haere mai te takurua, tirohia te ahuatanga tātaritanga iti-mahana o nga pākahiko lithium-ion

Ko te mahi o nga pākahiko lithium-ion ka tino pa ki o raatau ahuatanga kinetic. Na te mea me whakahoroa te Li+ i te tuatahi ina whakaurua ki roto i te rawa kauwhata, me pau te kaha o te kaha me te arai i te tiritiri o Li+ ki roto i te kauwhata. Engari, ka tukuna a Li+ mai i te rauemi graphite ki roto i te otinga, ka puta tuatahi te mahi whakaotinga, a, karekau te tukanga whakaotinga e hiahia ki te whakapau kaha. Ka taea e Li+ te tango tere i te kauwhata, e arai atu ana ki te kore rawa o te whakaae ki te utu o nga rawa kauwhata. I roto i te whakaaetanga tuku.

I nga wera iti, kua pai ake nga ahuatanga o te hiko o te hiko kauwhata kino, kua kino haere. Na reira, ko te polarization electrochemical o te electrode kino ka tino kaha ake i te wa o te utu, ka ngawari te arahi ki te rerenga o te lithium whakarewa i runga i te mata o te hiko kino. Ko nga rangahau a Christian von Lüders o te Whare Wananga Hangarau o Munich, Tiamana, kua whakaatu i te -2 ° C, ka nui ake te utu o te utu ki te C / 2, a ka tino piki ake te nui o te rerenga lithium whakarewa. Hei tauira, i te reiti C/2, ko te nui o te whakakikorua lithium i runga i te mata hiko whakahē e pa ana ki te utu katoa. 5.5% o te kaha engari ka tae ki te 9% i raro i te 1C te whakanui. Ko te lithium konganuku kua heke ka tupu ake, ka mutu ka huri hei dendrites lithium, ka werohia i roto i te diaphragm ka puta te porowhita o nga hiko pai me te kino. Na reira, he mea tika kia karo i te utu i te pākahiko lithium-ion i nga pāmahana iti ka taea. I te wa e tika ana te utu i te pākahiko i te iti o te pāmahana, he mea nui ki te kowhiri i te waa iti hei utu i te pākahiko lithium-ion i te mea ka taea me te penapena katoa i te pākahiko lithium-ion i muri i te utu ki te whakarite Ko te lithium whakarewa i heke mai i te hiko kino. ka taea te tauhohe ki te kauwhata me te whakauru ano ki te hiko kauwhata kino.

I whakamahia e Veronika Zinth me etahi atu o te Whare Wananga Hangarau o Munich te rereketanga neutron me etahi atu tikanga ki te ako i te whanonga whanaketanga lithium o nga pākahiko lithium-ion i te pāmahana iti o -20°C . He tikanga rapunga hou a Neutron i nga tau tata nei. Ka whakatauritea ki te XRD, ko te rereketanga o te neutron he nui ake te aro ki nga mea marama (Li, O, N, me etahi atu), na reira he tino pai mo te whakamatautau kore-whakangaro o nga pākahiko lithium-ion.

I roto i te whakamatautau, i whakamahia e VeronikaZinth te pākahiko NMC111/graphite 18650 ki te ako i te whanonga whanaketanga lithium o nga pākahiko lithium-ion i te iti o te mahana. Ka tukuna te pākahiko ka tukuna i te wa o te whakamatautau kia rite ki te tukanga e whakaatuhia ana i te ahua i raro nei.

Ko te ahua e whai ake nei e whakaatu ana i te huringa wahanga o te electrode kino i raro i nga SoC rereke i te huringa tuarua o te utu i te reeti C/30. Ko te ahua kei te 30.9% SoC, ko nga waahanga o te electrode kino ko te nuinga o te LiC12, Li1-XC18, me te iti o te LiC6 Composition; i muri i te nui o te SoC i te 46%, kei te heke tonu te kaha o te rereketanga o te LiC12, i te mea kei te piki tonu te kaha o te LiC6. Engari, ahakoa i muri i te whakaotinga o te utu whakamutunga, na te mea ko te 1503mAh anake te utu i te iti o te pāmahana (ko te kaha ko te 1950mAh i te pāmahana rūma), kei te noho a LiC12 i roto i te hiko kino. Ki te mea ka whakahekehia te naianei utu ki te C/100. I roto i tera keehi, ka taea tonu e te pākahiko te kaha ki te 1950mAh i nga pāmahana iti, e tohu ana ko te heke o te kaha o nga pākahiko lithium-ion i te iti o te pāmahana ko te nuinga o te kino o nga tikanga kinetic.

Ko te ahua i raro nei e whakaatu ana i te huringa wahanga o te kauwhata i roto i te electrode kino i te wa e utu ana i runga i te reiti C/5 i te pāmahana iti o -20°C. Ka kitea he rereke te rerekee o te wahanga o te kauwhata ki te utu reiti C/30. Ka kitea mai i te ahua i te SoC>40%, ka tino heke te kaha o te wahanga o te pākahiko LiC12 i raro i te utu utu C/5, me te kaha ake o te kaha wahanga LiC6 he tino ngoikore ake i tera o te C/30. utu utu. E whakaatu ana i te tere o te C / 5, he iti ake te LiC12 e haere tonu ana ki te whakawhiti i te lithium me te huri ki te LiC6.

Ko te ahua i raro nei e whakataurite ana i nga huringa wahanga o te hiko kauwhata kino i te wa e utu ana i nga reiti C/30 me C/5. Ko te ahua e whakaatu ana mo nga reeti utu rereke e rua, he tino rite te wahanga lithium-rawakore Li1-XC18. Ko te rereketanga ka kitea i roto i nga waahanga e rua o LiC12 me LiC6. Ka kitea mai i te ahua ko te ahua o te huringa o te wahanga i roto i te hiko kino he tata tonu i te wa tuatahi o te utu i raro i nga reeti utu e rua. Mo te wahanga LiC12, ka eke te kaha ki te 950mAh (49% SoC), ka tiimata te ahua rereke. Ka tae mai ki te 1100mAh (56.4% SoC), ko te waahanga LiC12 i raro i nga whakanui e rua ka timata ki te whakaatu i te waahi nui. I te wa e utuhia ana i te iti o te C / 30, he tino tere te heke o te waahi o te LiC12, engari ko te maturuturu o te wahanga LiC12 i te tere C / 5 he tino puhoi; ara, ko nga tikanga kinetic o te whakauru lithium i roto i te electrode kino ka paheke i nga wera iti. , Na e LiC12 atu intercalates lithium ki te whakaputa LiC6 wāhanga tere heke. Ka rite, ka piki tere te wahanga LiC6 i te reiti iti o C/30 engari he puhoi ake i te reiti o C/5. E whakaatu ana tenei i te reiti C/5, he nui ake te iti o te Li kua whakauruhia ki roto i te hanganga karaihe o te graphite, engari ko te mea whakamere ko te kaha o te pākahiko (1520.5mAh) i te utu utu C/5 he teitei ake i tera i te C /30 utu utu. Ko te kaha (1503.5mAh) teitei ake. Ko te taapiri Li karekau i whakauruhia ki roto i te hiko kauwhata kino ka heke ki te mata kauwhata i te ahua o te lithium whakarewa. Ko te tukanga tu i muri i te mutunga o te utu ka whakaatu ano i tenei mai i te taha—he iti.

Ko te ahua e whai ake nei e whakaatu ana i te hanganga wahanga o te hiko kauwhata kino i muri i te utunga me te waiho mo te 20 haora. I te mutunga o te utu, he tino rerekee te wahanga o te electrode graphite kino i raro i nga reiti utu e rua. I te C / 5, he teitei ake te tauwehenga o te LiC12 i roto i te anode graphite, me te iti o te paheketanga o te LiC6, engari i muri i te tu mo nga haora 20, kua iti te rereketanga i waenga i nga mea e rua.

Ko te ahua i raro nei e whakaatu ana i te huringa wahanga o te hiko kauwhata kino i roto i te 20h te mahi rokiroki. Ka taea te kite mai i te ahua ahakoa he rereke tonu nga wahanga o nga electrodes e rua i te timatanga, i te mea ka piki te wa rokiroki, ko nga momo utu e rua Ko te waahi o te anode graphite i raro i te whakanui kua tino tata. Ka taea te huri tonu a LiC12 ki te LiC6 i te wa e mahi ana te whata, e tohu ana ka mau tonu a Li ki roto i te kauwhata i te wa e mahi ana te whata. Ko tenei waahanga o Li ko te lithium konganuku i whakahekehia te mata o te hiko kauwhata kino i te iti o te pāmahana. Ko etahi atu tātaritanga i whakaatu i te mutunga o te utu i te tere C/30, ko te tohu o te intercalation lithium o te electrode graphite kino he 68%. Heoi ano, ko te tohu o te whakawhitinga lithium i piki ki te 71% i muri i nga whata, he pikinga o te 3%. I te mutunga o te utu i te reeti C / 5, ko te tohu whakauru lithium o te electrode graphite kino ko 58%, engari i muri i te waiho mo nga haora 20, ka piki ake ki te 70%, he pikinga katoa o te 12%.

Ko nga rangahau i runga ake nei e whakaatu ana i te wa e utuhia ana i nga wera iti, ka heke te kaha o te pākahiko na te kino o nga tikanga kinetic. Ka whakahekehia te whakarewa lithium i runga i te mata o te hiko kino na te heke o te reiti whakauru lithium graphite. Heoi, i muri i te wa o te rokiroki, Ko tenei waahanga o te lithium whakarewa ka taea te whakauru ano ki te kauwhata; i roto i te tino whakamahinga, he poto noa te wa o te papa, karekau he taurangi ka taea te whakauru ano te lithium konganuku katoa ki te kauwhata, na reira ka noho tonu etahi lithium konganuku i roto i te hiko kino. Ka pa te mata o te pākahiko lithium-ion ki te kaha o te pākahiko lithium-ion, ka puta pea nga dendrites lithium e whakararu ana i te haumaru o te pākahiko lithium-ion. Na reira, ngana ki te karo i te utu i te pākahiko lithium-ion i nga wera iti. Naianei iti, a i muri i te tautuhinga, whakarite rawaka wa whata ki te whakakore i te lithium whakarewa i roto i te hiko kauwhata kino.

Ko te nuinga o tenei tuhinga e pa ana ki nga tuhinga e whai ake nei. Ka whakamahia noa te ripoata ki te whakauru me te arotake i nga mahi putaiao e pa ana, te whakaako akomanga, me te rangahau putaiao. Ehara mo te whakamahi arumoni. Mena kei a koe etahi take mana pupuri, tena koa whakapiri mai ki a maatau.

1.Whakatauhia te kaha o nga rauemi graphite hei irahiko kino i roto i nga hiko lithium-ion, Electrochimica Acta 55 (2010) 3330 - 3335 , SRSivakkumar, JY Nerkar, AG Pandolfo

2.Ko te whakakikorua Lithium i roto i nga pākahiko lithium-ion i tirotirohia e te ngaohiko whakangā me te i roto i te 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. Ko te whakakikorua Lithium i roto i nga pākahiko lithium-ion i nga pāmahana iti-ambient i tirotirohia e te rereketanga o te neutron in situ, 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