د اسرار افشا کول: په لیتیم آئن بیټرۍ کې عالي تیوریکي ظرفیت
By hoppt
ولې د لیتیم بیټرۍ شتون لري عالي نظریاتي ظرفیت پدیده
د لیتیم آئن بیټرۍ (LIBs) کې، ډیری لیږدونکي فلزي آکسایډ میشته الیکټروډونه د خپل نظري ارزښت څخه بهر په غیر معمولي ډول د لوړ ذخیره کولو ظرفیت څرګندوي. که څه هم دا پدیده په پراخه کچه راپور شوې، په دې موادو کې د فزیکو کیمیکل بنسټیز میکانیزمونه پټ پاتې دي او د بحث موضوع پاتې ده.
د پایلو پروفایل
په دې وروستيو کې د کاناډا د واټرلو پوهنتون پروفيسور مياو ګوو سينګ، د استين د تکساس پوهنتون پروفيسور يو ګوهوا او د چينګ داو پوهنتون استاد لي هونګسن او لي کيانګ په ګډه د طبيعي موادو په اړه يوه څيړنيزه مقاله خپره کړه چې تر سرليک لاندې يې «د زيرمې اضافي ظرفيت» تر سرليک لاندې دی. د لیږد فلزي آکسایډ لیتیم آئن بیټرۍ د سیټو میګنیټومیټري لخوا څرګند شوي. په دې کار کې، لیکوالانو د سیټو مقناطیسي نظارت کې کارول شوي ترڅو په فلزي نانو پارټیکلونو کې د سطحې قوي ظرفیت شتون وښیې او دا چې د سپن پولر شوي بریښنایی لوی شمیر دمخه کم شوي فلزي نانو پارټیکلونو کې زیرمه کیدی شي ، کوم چې د ځایي چارج میکانیزم سره مطابقت لري. برسېره پردې، د ځایی چارج میکانیزم د نورو لیږد فلزي مرکبونو ته وغزول کیدی شي، د پرمختللي انرژۍ ذخیره کولو سیسټمونو رامینځته کولو لپاره کلیدي لارښود چمتو کوي.
د څیړنې لوړتیا
(1) د لی بیټرۍ دننه د بریښنایی جوړښت ارتقاء 3O4 / د داخلي مقناطیسي څارنې تخنیک په کارولو سره یو عادي Fe مطالعه شوی.
(2) څرګندوي چې د Fe3O4 / Li سیسټم کې، د سطح چارج ظرفیت د اضافي ظرفیت اصلي سرچینه ده؛
(3) د فلزي نانو ذراتو د سطحي ظرفیت میکانیزم د لیږد فلزي مرکبونو پراخه لړۍ ته غزیدلی شي.
د متن او متن لارښود
- ساختماني ځانګړتیا او الیکټرو کیمیکل ملکیتونه
Monodisperse hollow Fe د دودیزو هایدروترمل میتودونو 3O4Nanospheres لخوا ترکیب شوی، او بیا په 100 mAg−1 چارج او په اوسني کثافت (شکل 1a) کې ترسره کیږي، د لومړي خارج کولو ظرفیت 1718 mAh g−1، 1370 mAhg په ترتیب سره په دریم او دریم وخت کې. 1 او 1,364 mAhg−1، د 926 mAhg-1 څخه ډیر د توقعاتو تیوري. د بشپړ خارج شوي محصول BF-STEM انځورونه (شکل 1b-c) ښیي چې د لیتیم کمولو وروسته، Fe3O4نانوسفیرونه په کوچنیو Fe نانو ذراتو بدل شوي چې شاوخوا 1 - 3 nm اندازه کیږي، د Li2O مرکز کې توزیع شوي.
د الکترو کیمیکل دورې په جریان کې د مقناطیسي بدلون د ښودلو لپاره، د 0.01 V پورې د بشپړ خارج کیدو وروسته د مقناطیسي کولو وکر ترلاسه شو (شکل 1d)، د نانو ذراتو د رامینځته کیدو له امله د سپرپارماګنیټیک چلند ښیې.
شکل 1 (a) په 100 mAg−1Fe کې د سایکل چلولو په اوسني کثافت کې 3O4/ د لی بیټرۍ دوامداره چارج او خارج کیدو منحني؛ (b) په بشپړه توګه لیتیم Fe3O4BF-STEM د الکترود عکس؛ (c) د O او Fe دواړو BF-STEM عکسونو په مجموعي 2 لوړ ریزولوشن کې د لی شتون؛ (d) Fe3O4 د الیکټروډ د هیسټریسیس منحنی منحنی مخکی (تور) او وروسته (نیلی)، او د لینګوین نصب شوی منحنی وروستی (ارغونی).
- د ساختماني او مقناطیسي تکامل ریښتیني وخت کشف
د دې لپاره چې الیکټرو کیمیا د Fe3O4 سره د جوړښتي او مقناطیسي بدلونونو سره یوځای شي چې د Fe3O4 سره تړاو لري الیکټروډونه د سیټو ایکس رې ډیفریکشن (XRD) او د سیټو مقناطیسي نظارت سره مخ شوي. Fe د خلاص سرکیټ ولتاژ (OCV) څخه 1.2V3O4 ته د لومړني خارج کیدو په جریان کې د XRD انعطاف نمونو لړۍ کې د تفاوت څوکې په شدت یا موقعیت (شکل 2a) کې د پام وړ بدلون نه دی راغلی، دا په ګوته کوي چې Fe3O4 یوازې د لی انټرکلیشن پروسه تجربه کړې. کله چې 3V ته چارج شي، Fe3O4 د سپنیل ضد جوړښت پاتې دی، دا وړاندیز کوي چې په دې ولتاژ کړکۍ کې پروسه خورا د بیرته راګرځیدو وړ ده. نور په دننه کې مقناطیسي نظارت د دوامداره اوسني چارج - اخراج ازموینو سره یوځای ترسره شو ترڅو تحقیق وکړي چې څنګه په ریښتیني وخت کې مقناطیسي وده کوي (شکل 2b).
شکل 2 د XRD دننه او د مقناطیسي څارنې ځانګړتیا (A) په XRD کې؛ (b) Fe3O4Electrochemical charge-discharge curve د 3T لاندې مقناطیسي ساحه پلي کیږي او د ورته مقناطیسي غبرګون په حالت کې د بیرته راګرځیدو وړ.
د مقناطیسي بدلونونو په شرایطو کې د دې تبادلې پروسې په اړه نور بنسټیز پوهه ترلاسه کولو لپاره، مقناطیسي غبرګون په ریښتیني وخت کې راټول شوی او د ورته پړاو لیږد د برقی کیمیاوي تعاملاتو سره یوځای کیږي (شکل 3). دا خورا روښانه ده چې د لومړي خارج کیدو په جریان کې، د Fe3O4 د الکترودونو مقناطیسي غبرګون د لومړي لیتالیزیشن 3O4 په جریان کې د Fe له امله د نه بدلیدونکي مرحلې لیږد له امله د نورو دورونو څخه توپیر لري. کله چې ظرفیت 0.78V ته راښکته شو، د Fe3O4 د انټي اسپینیل مرحله د Li2The ټولګي FeO هیلیټ جوړښت د O، Fe3O4 د فیز د چارج کولو وروسته بیا رغول کیدی نشي. په ورته ډول، مقناطیسي کول په چټکۍ سره 0.482 μb Fe−1 ته راټیټیږي. لکه څنګه چې لیتیالیزیشن پرمخ ځي، هیڅ نوی پړاو ندی رامینځته شوی، او د (200) او (220) ټولګي FeO انعطاف چوټیو شدت کمزوری پیل شوی. د Fe3O4 مساوي د XRD لوړوالی شتون نلري کله چې الکترود په بشپړه توګه لیوالیز شوی وي (شکل 3a). په یاد ولرئ کله چې د Fe3O4 الکترود له 0.78V څخه 0.45V ته خارج شي، مقناطیسي کول (له 0.482 μb Fe−1 څخه 1.266 μbFe−1 ته زیات شوی)، دا د FeO څخه Fe ته د تبادلې غبرګون ته منسوب شوی. بیا، د خارجیدو په پای کې، مقناطیسی کول ورو ورو 1.132 μB Fe−1 ته راټیټ شو. دا موندنه وړاندیز کوي چې په بشپړ ډول کم شوي فلزي Fe0Nanoparticles ممکن لاهم د لیتیم ذخیره کولو عکس العمل کې برخه واخلي ، پدې توګه د الکترودونو مقناطیسي کول کموي.
شکل 3 د مرحلې لیږد او مقناطیسي غبرګون په وضعیت کې مشاهده کول. (b) Fe3O4 د 3 T په پلي شوي مقناطیسي ساحه کې د / Li حجرو د بریښنایی کیمیاوي دورې مقناطیسي ځواک اندازه کول.
- د O سیسټم Fe0/Li2Surface capacitance
Fe3O4 د الکترودونو مقناطیسي بدلونونه په ټیټ ولتاژونو کې واقع کیږي، په کوم کې چې یو اضافي الیکټرو کیمیکل ظرفیت په ډیری احتمال سره رامینځته کیږي، چې په حجره کې د نامعلومو چارج کیریرونو شتون وړاندیز کوي. د احتمالي لیتیم ذخیره کولو میکانیزم سپړلو لپاره، Fe د XPS، STEM او د مقناطیسي فعالیت سپیکٹرم 3O4 الکتروډونو په واسطه په 0.01V، 0.45V او 1.4V کې د مقناطیسي کولو چوټیو مطالعه شوې ترڅو د مقناطیسي بدلون سرچینه معلومه کړي. پایلې ښیي چې مقناطیسي شیبه یو مهم فاکتور دی چې په مقناطیسي بدلون اغیزه کوي، ځکه چې د O سیسټم اندازه شوي Fe0/Li2Ms د مقناطیسي انیسوټروپی او انټرپارټیکل کوپلینګ لخوا نه اغیزمن کیږي.
د دې لپاره چې د Fe3O4 کاینټیک ملکیتونه په ټیټ ولتاژ کې د الکترودونو متحرک ملکیتونه ، سایکلیک ولټامیټري په مختلف سکین نرخونو کې. لکه څنګه چې په 4a شکل کې ښودل شوي، د مستطیل سایکلیک ولټاموگرام وکر د ولتاژ په حد کې د 0.01V او 1V ترمنځ ښکاري (شکل 4a). شکل 4b ښیي چې د Fe3O4A capacitive غبرګون په الکترود کې واقع شوی. د دوامداره اوسني چارج او خارج کیدو پروسې (شکل 4c) د خورا بیرته راګرځیدونکي مقناطیسي غبرګون سره ، د الیکټروډ مقناطیسي کول د خارج کیدو پروسې په جریان کې له 1V څخه 0.01V ته راټیټ شو ، او د چارج کولو پروسې په جریان کې بیا لوړ شو ، دا په ګوته کوي چې د Fe0Of capacitor په څیر د سطحي عکس العمل خورا د بیرته راګرځیدو وړ دی.
شکل 4 الیکټرو کیمیکل ملکیتونه او په 0.011 V کې د مقناطیسي ځانګړتیاو په حالت کې. (A) د سایکلیک ولټامیټریک وکر. (B) د بی ارزښت د لوړ اوسني او سکین نرخ ترمنځ ارتباط په کارولو سره ټاکل کیږي؛ (c) د 5 T پلي شوي مقناطیسي ساحې الندې د چارج - خارج کیدو منحني سره اړوند د مقناطیسي کولو بدلیدونکی بدلون.
پورته ذکر شوي Fe3O4د الکترودونو الکترو کیمیکل، ساختماني او مقناطیسي ځانګړتیاوې په ګوته کوي چې د بیټرۍ اضافي ظرفیت د Fe0 لخوا ټاکل کیږي د نانو ذرات د سپن پولر شوي سطحي ظرفیت د مقناطیسي بدلونونو له امله رامینځته کیږي. د سپن پولر شوی ظرفیت په انٹرفیس کې د سپن پولر شوي چارج جمع کولو پایله ده او کولی شي د چارج او خارج کیدو پرمهال مقناطیسي عکس العمل ښکاره کړي. د Fe3O4 بیس الیکټروډ ، د لومړۍ خارج کیدو پروسې په جریان کې ، په O سبسټریټ کې په Li2Fine Fe نانو ذرات کې توزیع شوی و. د سطحې څخه تر حجم پورې لوی تناسب او د فرمي په کچه د ایالتونو لوړ کثافت احساس کوي د لوړ ځایی شوي d مدارونو له امله. د فضايي چارج ذخیره کولو د مایر نظري ماډل له مخې، لیکوالان وړاندیز کوي چې د الکترونونو لوی مقدار د فلزي Fe نانو ذراتو په سپن ویشونکي بډونو کې زیرمه کیدی شي، کوم چې کیدای شي په Fe / Li2 کې وموندل شي د O nanocomposites کې د سپن پولر شوي سطحي capacitors رامینځته کول ( شکل 5).
ګراف 5Fe/Li2A په O-انټرفیس کې د سپن قطبي الکترونونو د سطحي ظرفیت سکیماتیک نمایش. (A) د فیرومقناطیسي فلزي ذراتو د سطحې د سپن پولرائزیشن حالت کثافت سکیمیک ډیاګرام (مخکې او وروسته له خارجیدو) سره مخالف د اوسپنې بلک سپن قطبي کول؛ (b) د اوور سټور شوي لیتیم د سطحې کیپسیټر ماډل کې د سپیس چارج سیمې رامینځته کول.
لنډیز او Outlook
TM / Li د پرمختللي داخلي مقناطیسي نظارت لخوا تحقیق شوی 2د O nanocomposite داخلي بریښنایی جوړښت تحول ترڅو د دې لیتیم آئن بیټرۍ لپاره د اضافي ذخیره کولو ظرفیت سرچینه څرګنده کړي. پایلې ښیي چې د Fe3O4/Li ماډل حجرو سیسټم کې، په الکترو کیمیک ډول کم شوي Fe نانو ذرات کولی شي په لویه کچه د سپن قطبي الکترون ذخیره کړي، چې پایله یې د حجرو د ډیر ظرفیت او د پام وړ د مداخلې مقناطیسي بدلون له امله. تجربو نور تصدیق کړی CoO، NiO، او FeF2And Fe2په N الکتروډ موادو کې د دې ډول ظرفیت شتون د لیتیم آئن بیټرۍ کې د فلزي نانو ذراتو د سپن پولر شوي سطحي ظرفیت شتون په ګوته کوي او په نورو لیږد کې د دې ځایي چارج ذخیره کولو میکانیزم پلي کولو لپاره بنسټ کېږدي. د فلزي مرکب پر بنسټ الکترود مواد.
د ادبیاتو لینک
د لیږد فلزي آکسایډ لیتیم آئن بیټرۍ کې د اضافي ذخیره کولو ظرفیت د سیټو میګنټومیټري لخوا څرګند شوی (د طبیعت توکي ، 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)
د لیتیم الیکټروډ ویفر ډیزاین فارمول او د الیکټروډ ویفر نیمګړتیاو اغیزه په فعالیت باندې
- د قطب فلم ډیزاین بنسټ مقاله
د لیتیم بیټرۍ الیکټروډ یو پوښ دی چې د ذراتو څخه جوړ شوی، په مساوي ډول په فلزي مایع باندې تطبیق کیږي. د لیتیم آئن بیټرۍ الیکټروډ کوټینګ د جامع موادو په توګه پیژندل کیدی شي ، په عمده ډول له دریو برخو څخه جوړ شوی:
(1) د فعال مادې ذرات؛
(2) د لیږدونکي اجنټ او اجنټ اجنټ مرحله (کاربن چپکونکي مرحله)؛
(3) سور، د الکترولیت سره ډک کړئ.
د هرې مرحلې حجم اړیکه په لاندې ډول څرګندیږي:
Porosity + د ژوندي مادې د حجم کسر + د کاربن چپکونکي پړاو حجم کسر = 1
د لیتیم بیټرۍ الیکټروډ ډیزاین خورا مهم دی ، او اوس د لیتیم بیټرۍ الیکټروډ ډیزاین لومړني پوهه په لنډ ډول معرفي کیږي.
(1) د الیکټروډ موادو تیوریکي ظرفیت د الکترود موادو تیوریکي ظرفیت، دا هغه ظرفیت دی چې د ټولو لیتیم ایونونو لخوا چمتو شوی چې په الیکټرو کیمیکل تعامل کې ښکیل دي، ارزښت یې د لاندې معادلې لخوا محاسبه کیږي:
د مثال په توګه، د LiFePO4 د مولر ډله 157.756 g/mol ده، او نظریاتي ظرفیت یې دا دی:
دا محاسبه شوی ارزښت یوازې د نظري ګرام ظرفیت دی. د دې لپاره چې د موادو د بیرته راګرځیدونکي جوړښت ډاډ ترلاسه شي، د لیتیم آئن لرې کولو حقیقي کوفینټ له 1 څخه کم دی، او د موادو ریښتیني ګرام ظرفیت دا دی:
د موادو حقیقي ګرام ظرفیت = د لیتیم آئن غیر پلګ کولو کوفیینټ نظري ظرفیت
(2) د بیټرۍ ډیزاین ظرفیت او خورا یو طرفه کثافت د بیټرۍ ډیزاین ظرفیت د لاندې فورمول په واسطه محاسبه کیدی شي: د بیټرۍ ډیزاین ظرفیت = د پوښ کولو سطحه کثافت فعال مواد تناسب فعال مواد ګرام ظرفیت قطب شیټ کوټینګ ساحه
د دوی په منځ کې، د کوټ سطح کثافت د ډیزاین کلیدي پیرامیټر دی. کله چې د کمپکشن کثافت بدله نه وي، د کوټینګ سطحې کثافت زیاتوالی پدې معنی دی چې د قطب شیټ ضخامت زیاتیږي، د الکترون لیږد واټن زیاتیږي، او د الکترون مقاومت زیاتیږي، مګر د زیاتوالي درجه محدوده ده. په موټ الیکټروډ شیټ کې، په الیکټرولایټ کې د لیتیم ایونونو د مهاجرت خنډ زیاتوالی اصلي لامل دی چې د تناسب ځانګړتیاو اغیزه کوي. د porosity او pore twists په پام کې نیولو سره، په سوري کې د ایونونو د مهاجرت فاصله د قطبي شیټ ضخامت څخه څو چنده ډیر دی.
(3) د منفي-مثبت ظرفیت نسبت N/P منفي ظرفیت ته مثبت ظرفیت په لاندې ډول تعریف شوی:
N / P باید د 1.0 څخه ډیر وي، عموما 1.04 ~ 1.20، کوم چې په عمده توګه د خوندیتوب ډیزاین کې دی، د منفي اړخ لیتیم آئن د منلو سرچینې پرته د باران څخه مخنیوي لپاره، ډیزاین د پروسې ظرفیت په پام کې نیولو سره، لکه د کوټینګ انحراف. په هرصورت، کله چې N/P ډیر لوی وي، بیټرۍ به د نه بدلیدونکي ظرفیت له لاسه ورکړي، چې په پایله کې د بیټرۍ ټیټ ظرفیت او د بیټرۍ انرژی کثافت کمیږي.
د لیتیم ټایټانیټ انود لپاره ، د مثبت الیکټروډ اضافي ډیزاین منل شوی ، او د بیټرۍ ظرفیت د لیتیم ټایټانیټ انود ظرفیت لخوا ټاکل کیږي. مثبت اضافي ډیزاین د بیټرۍ د لوړې تودوخې فعالیت ښه کولو لپاره مناسب دی: د لوړې تودوخې ګاز په عمده ډول د منفي الکترود څخه راځي. په مثبت اضافي ډیزاین کې، منفي وړتیا ټیټه ده، او د لیتیم ټایټینټ په سطحه د SEI فلم جوړول اسانه دي.
(4) د پوښاک کثافت او د پوښاک د تولید په پروسه کې، د بیټرۍ الکترود د کوټ کولو کثافت د لاندې فورمول په واسطه محاسبه کیږي. د دې په پام کې نیولو سره چې کله د قطب شیټ رول کیږي، فلزي ورق پراخیږي، د رولر وروسته د پوښښ سطحه کثافت د لاندې فورمول لخوا محاسبه کیږي.
لکه څنګه چې مخکې یادونه وشوه، کوټ د ژوندي موادو مرحله، د کاربن چپکونکي مرحله او سوري لري، او د پورسیت د لاندې معادلې په واسطه محاسبه کیدی شي.
د دوی په مینځ کې ، د پوښ کولو اوسط کثافت دا دی: د لیتیم بیټرۍ الیکټروډ د کوټینګ د پوډر ذرات یو ډول دی ، ځکه چې د پوډر ذرات سطحه خرابه ، غیر منظم شکل ، کله چې راټولیږي ، د ذرات او ذرات ترمینځ ذرات ، او ځینې ذرات پخپله درزونه او سوري لري ، نو د پوډر حجم په شمول د پوډر حجم، د پوډر ذرات او ذراتو تر مینځ سوري، نو له همدې امله، د الیکٹروډ کوټینګ کثافت او د پورسیت استازیتوب اړوند ډول. د پوډر د ذراتو کثافت د هر واحد حجم د پوډر اندازه ته اشاره کوي. د پوډر د حجم له مخې، دا په دریو ډولونو ویشل شوی: ریښتینې کثافت، د ذرو کثافت او د جمع کولو کثافت. مختلف کثافتونه په لاندې ډول تعریف شوي:
- ریښتیني کثافت هغه کثافت ته اشاره کوي چې د پاؤډ ماس د حجم (حقیقي حجم) په واسطه د ذرو داخلي او بهرنۍ تشې پرته په ویشلو سره ترلاسه کیږي. يعنې د مادې کثافت پخپله د ټولو باطلو حجمونو له لرې کولو وروسته ترلاسه کيږي.
- د ذرې کثافت د ذرو کثافت ته اشاره کوي چې د پوډر ماس ویشلو سره ترلاسه شوي د ذرې حجم په شمول د خلاص سوري او تړل شوي سوري لخوا ویشل شوي. دا د ذراتو تر مینځ واټن دی، مګر د ذراتو دننه ښه سوري نه، د ذراتو کثافت پخپله.
- د جمع کولو کثافت ، دا د پوښ کولو کثافت دی ، د پوډر ماس لخوا ترلاسه شوي کثافت ته اشاره کوي چې د پوډر لخوا رامینځته شوي کوټینګ حجم لخوا ویشل کیږي. په کارول شوي حجم کې پخپله د ذراتو سوري او د ذراتو تر مینځ خلا شامل دي.
د ورته پوډر لپاره، ریښتینې کثافت> د ذرې کثافت> د بسته کولو کثافت. د پوډر پورسیت د پوډر ذرې په پوښ کې د سوراخونو تناسب دی، دا د پوډر ذرات او د ذراتو د سوراخونو تر مینځ د خلا د حجم تناسب د کوټ ټول حجم ته، چې په عمومي ډول څرګندیږي. د فیصدي په توګه. د پاؤډر پورسیت یو جامع ملکیت دی چې د ذرې مورفولوژي، د سطحې حالت، د ذرې اندازه او د ذرې اندازې ویش پورې اړه لري. د دې پورسیت په مستقیم ډول د الکترولیت او لیتیم آئن لیږد نفوذ اغیزه کوي. په عموم کې، څومره چې پورسیت لوی وي، د الکترولیت نفوذ اسانه وي، او د لیتیم آئن لیږد ګړندی وي. له همدې امله، د لیتیم بیټرۍ په ډیزاین کې، ځینې وختونه د porosity معلومولو لپاره، معمولا د پارا د فشار طریقه، د ګاز جذب کولو طریقه، او نور کارول کیږي. د کثافت محاسبې په کارولو سره هم ترلاسه کیدی شي. porosity د محاسبې لپاره د مختلف کثافتونو کارولو په وخت کې مختلف اغیزې هم کولی شي. کله چې د ژوندي مادې، کنډکټو ایجنټ او باندر کثافت د ریښتیني کثافت په واسطه محاسبه شي، محاسبه شوي پورسیت کې د ذراتو تر مینځ واټن او د ذراتو دننه تشه شامله ده. کله چې د ژوندي مادې، conductive agent او binder د ذراتو د کثافت په واسطه محاسبه شي، محاسبه شوي porosity کې د ذراتو تر منځ تشه شامله ده، مګر د ذراتو دننه تشه نه. له همدې امله، د لیتیم بیټرۍ الیکټروډ شیټ د سوراخ اندازه هم څو پیمانه ده، په عمومي توګه د ذراتو تر مینځ واټن د مایکرون په اندازه کې دی، پداسې حال کې چې د ذرو دننه تشه د نانومیټر څخه تر فرعي سب مایکرون پیمانه ده. په سوري الیکټروډونو کې، د ټرانسپورټ ملکیتونو اړیکه لکه اغیزمن توپیر او چالکوالی د لاندې معادلې لخوا څرګند کیدی شي:
چیرته چې D0 پخپله د موادو د داخلي خپریدو (ترانسپورت) کچه استازیتوب کوي، ε د اړوندې مرحلې د حجم برخه ده، او τ د اړونده مرحلې سرکیټ curvature ده. په میکروسکوپیک همجنسي موډل کې، د برګمن اړیکه عموما کارول کیږي، د کوفیفینټ ɑ = 1.5 په پام کې نیولو سره د پورس الکترودونو اغیزمن مثبتیت اټکل کوي.
الکترولیت د پورس الیکٹروډونو په سوري کې ډک شوی ، په کوم کې چې لیتیم ایونونه د الیکټرولیټ له لارې ترسره کیږي ، او د لیتیم ایونونو لیږدونې ځانګړتیاوې د پورسیت سره نږدې تړاو لري. هرڅومره چې پورسیت لوی وي ، هومره د الیکټرولایټ مرحلې حجم برخه لوړه وي ، او د لیتیم ایونونو مؤثره چالکتیا خورا لوړه وي. په مثبت الکترود شیټ کې، الکترون د کاربن چپکونکي مرحلې له لارې لیږدول کیږي، د کاربن چپکونکي مرحلې حجم برخه او د کاربن چپکونکي مرحلې په مستقیم ډول د الکترون اغیزمن چالکتیا ټاکي.
د کاربن چپکونکي مرحلې porosity او د حجم برخه متضاد دي، او لوی porosity حتماً د کاربن چپکونکي پړاو د حجم برخې ته لار هواروي، له همدې امله، د لیتیم ایونونو او الکترونونو اغیزمن لیږدونکي ملکیتونه هم متضاد دي، لکه څنګه چې په 2 شکل کې ښودل شوي. لکه څنګه چې پورسیت کمیږي، د لیتیم آئن اغیزمن چالکتیا کمیږي پداسې حال کې چې د الکترون اغیزمن چالکوالی ډیریږي. د دوی توازن څنګه د الکترود ډیزاین کې مهم دی.
شکل 2 د پورسیت او لیتیم آئن او الکترون چالکتیا سکیمیک ډیاګرام
2. د قطب نیمګړتیاوو ډول او کشف
په اوس وخت کې، د بیټرۍ قطب چمتو کولو په بهیر کې، ډیر او ډیر آنلاین کشف ټیکنالوژي غوره شوي، ترڅو د محصولاتو د تولید نیمګړتیاوې په اغیزمنه توګه وپیژني، د نیمګړتیاوو محصولات له منځه یوسي، او د تولید کرښې ته په وخت سره فیډبیک، تولید ته اتوماتیک یا لاسي سمونونه. پروسه، د عیب کچه کمولو لپاره.
د آنلاین کشف ټیکنالوژي چې معمولا د قطب شیټ تولید کې کارول کیږي د سلیري ځانګړتیا کشف ، د قطب شیټ کیفیت کشف ، د ابعاد کشف او داسې نور شامل دي ، د مثال په توګه: (1) د آنلاین ویسکوسیټي میټر مستقیم د کوټینګ ذخیره کولو ټانک کې نصب شوی ترڅو ریولوژیکي کشف کړي. په ریښتیني وخت کې د سلیري ځانګړتیاوې، د سلیري ثبات ازموینه؛ (2) د کوټ کولو په پروسه کې د ایکس رے یا β-ray کارول، د اندازه کولو لوړه اندازه، مګر لوی وړانګې، د تجهیزاتو لوړه بیه او د ساتنې ستونزه؛ (3) د لیزر آنلاین ضخامت اندازه کولو ټیکنالوژي د قطب شیټ ضخامت اندازه کولو لپاره پلي کیږي ، د اندازه کولو دقیقیت کولی شي ± 1. 0 μm ته ورسیږي ، دا کولی شي په ریښتیني وخت کې د اندازه شوي ضخامت او ضخامت بدلون رجحان هم وښیې ، د معلوماتو موندلو وړتیا اسانه کړي او تحلیل؛ (4) د CCD لید ټیکنالوژي، دا دی، د کرښې سرې CCD د اندازه شوي څیز سکین کولو لپاره کارول کیږي، د ریښتیني وخت عکس پروسس کول او د عیب کټګوریو تحلیل، د قطب شیټ سطحې نیمګړتیاو غیر ویجاړونکي آنلاین کشف احساس کړئ.
د کیفیت کنټرول لپاره د یوې وسیلې په توګه، د آنلاین ازموینې ټیکنالوژي هم اړینه ده چې د نیمګړتیاوو او د بیټرۍ فعالیت ترمنځ ارتباط پوه شي، ترڅو د نیمه چمتو شوي محصولاتو لپاره وړ / نا وړ معیارونه وټاکي.
په وروستنۍ برخه کې، د لیتیم آیون بیټرۍ د سطحې عیبونو کشف کولو ټیکنالوژۍ نوې طریقه، د انفراریډ حرارتي امیجنگ ټیکنالوژي او د دې مختلف نیمګړتیاوو او بریښنا کیمیکل فعالیت ترمنځ اړیکه په لنډه توګه معرفي کیږي. د D. Mohanty سره مشوره وکړئ د Mohanty et al لخوا یوه بشپړه مطالعه.
(1) د قطب شیټ سطح کې عام نیمګړتیاوې
شکل 3 د لیتیم آئن بیټرۍ الکترود سطح کې عام نیمګړتیاوې ښیي، په کیڼ اړخ کې آپټیکل عکس او ښي خوا ته د تودوخې عکس اخیستونکي عکس سره.
شکل 3 د قطب پاڼې په سطح کې عام نیمګړتیاوې: (a, b) بلج لفافه / مجموعي؛ (c، d) غورځول مواد / pinhole; (e، f) فلزي خارجي بدن؛ (g،h) نا مساوی پوښ
(A,b) پورته شوی بلج / مجموعه، دا ډول نیمګړتیاوې واقع کیدی شي که چیرې سلیري په مساوي توګه ودرول شي یا د کوټینګ سرعت بې ثباته وي. د چپکونکي او کاربن تور کنډکټیو اجنټانو راټولول د فعال اجزاو ټیټ مینځپانګې او د قطبي ټابلیټونو کم وزن لامل کیږي.
(c، d) drop/pinhole، دا نیمګړتیاوې لیپت شوي ندي او معمولا په سلری کې د بلبلونو لخوا تولید کیږي. دوی د فعالو موادو مقدار کموي او راټولونکی الکترولیټ ته رسوي، پدې توګه د الکترو کیمیکل ظرفیت کموي.
(E، f) فلزي بهرني بدنونه، سلری یا فلزي بهرني بدنونه چې په تجهیزاتو او چاپیریال کې معرفي شوي، او د فلزي بهرني بدنونه کولی شي د لیتیم بیټرۍ ته لوی زیان ورسوي. لوی فلزي ذرات په مستقیم ډول د ډایفرام اغیزه کوي، په پایله کې د مثبت او منفي الکتروډونو تر مینځ لنډ سرکټ کیږي، کوم چې فزیکي شارټ سرکټ دی. برسېره پردې، کله چې د فلزي خارجي بدن په مثبت الکترود کې مخلوط شي، د چارج کولو وروسته مثبت ظرفیت لوړیږي، فلز حل کوي، د الکترولیت له لارې خپریږي، او بیا په منفي سطحه تیریږي، او په پای کې د ډایفرام پنچر کوي، یو لنډ سرکټ جوړوي، کوم چې د کیمیاوي تحلیل لنډ سرکټ دی. د بیټرۍ فابریکې سایټ کې ترټولو عام فلزي بهرني بدنونه دي Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, etc.
(g،h) نا مساوي کوټ کول، لکه د سلیري مخلوط کافي ندي، د ذرې ښه والی د پټو ښکاره کولو لپاره اسانه دی کله چې ذره لویه وي، په پایله کې نا مساوي کوټ کول، کوم چې د بیټرۍ ظرفیت ثبات اغیزه کوي، او حتی په بشپړه توګه ښکاري. د پوښ کولو پټه نشته، په ظرفیت او خوندیتوب اغیزه لري.
(2) د قطب چپ سطحي عیب کشف ټیکنالوژي انفراریډ (IR) حرارتي امیجنگ ټیکنالوژي په وچه الکترودونو کې د کوچني نیمګړتیاو موندلو لپاره کارول کیږي چې کولی شي د لیتیم آئن بیټرۍ فعالیت ته زیان ورسوي. د انلاین کشف په جریان کې، که د الکتروډ نیمګړتیا یا ککړتیا وموندل شي، دا د قطب په پاڼه کې نښه کړئ، په راتلونکی پروسې کې یې له منځه یوسي، او د تولید کرښې ته یې فیډبیک کړئ، او د نیمګړتیاوو له منځه وړلو لپاره په وخت کې پروسه تنظیم کړئ. انفراریډ شعاع یو ډول الکترومقناطیسي څپې دي چې د راډیو څپو او لید وړ رڼا په څیر ورته طبیعت لري. یو ځانګړی بریښنایی وسیله کارول کیږي ترڅو د یو څیز د سطحې د تودوخې ویش د انسان د سترګو لید عکس ته بدل کړي، او په مختلفو رنګونو کې د یو څیز د سطحې د تودوخې ویش ښودلو لپاره د انفراریډ حرارتي عکس العمل ټیکنالوژي ویل کیږي. دا بریښنایی وسیله د انفراریډ حرارتی عکس په نوم یادیږي. ټول شیان د مطلق صفر څخه پورته (-273 ℃) انفراریډ وړانګې خپروي.
لکه څنګه چې په 4 شکل کې ښودل شوي، د انفراریډ تودوخې اټکل کوونکی (IR کیمره) د انفراریډ کشف کونکی او د آپټیکل امیجنگ هدف کاروي ترڅو د اندازه شوي هدف شوي څیز د انفراریډ وړانګو انرژي توزیع نمونه ومني او دا د انفراریډ کشف کونکي فوټو حساس عنصر باندې منعکس کړي ترڅو ترلاسه کړي. انفراریډ حرارتي عکس، کوم چې د څیز په سطحه د حرارتي توزیع ساحې سره مطابقت لري. کله چې د یو څیز په سطحه کې نیمګړتیا شتون ولري، د تودوخې درجه په ساحه کې بدلون راولي. له همدې امله، دا ټیکنالوژي د اعتراض په سطح کې د نیمګړتیاو کشف کولو لپاره هم کارول کیدی شي، په ځانګړې توګه د ځینو نیمګړتیاوو لپاره مناسب چې د نظری کشف وسیلو لخوا توپیر نشي کولی. کله چې د لیتیم آئن بیټرۍ وچولو الیکټروډ آنلاین کشف شي، د الیکټروډ الیکټروډ لومړی د فلش په واسطه شعاع کیږي، د سطحې تودوخې بدلون راځي، او بیا د تودوخې عکس العمل سره د سطح تودوخه کشف کیږي. د تودوخې توزیع عکس لیدل کیږي، او عکس په ریښتیني وخت کې پروسس او تحلیل کیږي ترڅو د سطحې نیمګړتیاوې ومومي او په وخت کې یې په نښه کړي. Mohanty مطالعې د کوټر وچولو تنور کې د تودوخې عکس العمل نصب کړ ترڅو د الکترود شیټ سطح د تودوخې توزیع عکس کشف کړي.
شکل 5 (a) د تودوخې د تودوخې د توزیع نقشه ده د NMC مثبت قطب شیټ د تودوخې عکس العمل لخوا کشف شوی، کوم چې خورا کوچنی نیمګړتیا لري چې د پټو سترګو لخوا نشي پیژندل کیدی. د تودوخې د توزیع وکر چې د لارې برخې ته ورته دی په داخلي انسیټ کې ښودل شوی، د تودوخې د لوړوالي سره د عیب نقطه کې. په 5 (b) شکل کې، د تودوخې درجه په محلي ډول په اړونده بکس کې لوړیږي، د قطب پاڼې د سطحې د عیب سره مطابقت لري. اينځر. 6 د منفي الیکټروډ شیټ د سطحې تودوخې ویش ډیاګرام دی چې د نیمګړتیاو شتون ښیې ، چیرې چې د تودوخې لوړوالی د بلبل یا مجموعې سره مطابقت لري ، او د تودوخې د کمیدو ساحه د پین هول یا ډراپ سره مطابقت لري.
شکل 5 د مثبت الیکټروډ شیټ سطح د حرارت درجه توزیع
شکل 6 د منفي الکترود سطح د حرارت درجه ویش
دا لیدل کیدی شي چې د تودوخې توزیع د تودوخې عکس العمل کشف د قطب شیټ سطحې عیب کشف کولو یوه ښه وسیله ده چې د قطب شیټ تولید کیفیت کنټرول لپاره کارول کیدی شي.3. د بیټرۍ فعالیت باندې د قطب شیټ سطحې نیمګړتیاو اغیزه
(1) د بیټرۍ ضرب ظرفیت او کولمب موثریت باندې اغیزه
شکل 7 د بیټرۍ ضرب ظرفیت او د کولن موثریت باندې د مجموعې او پنهول د نفوذ وکر ښیې. مجموعه کولی شي په حقیقت کې د بیټرۍ ظرفیت ته وده ورکړي، مګر د کولن موثریت کم کړي. پنهول د بیټرۍ ظرفیت او د کولن موثریت کموي ، او د کولن موثریت په لوړه کچه خورا کم کیږي.
د بطرۍ په ظرفيت او د 7 شکل د موثريت په 8 شکل د کاتوډ مجموعه او پنهول اغيزه د بيټرۍ په ظرفيت او د فلزي خارجي باډي Co او Al د بيټرۍ په ظرفيت او د موثريت منحني اغيزه، غير مساوي کوتنګ د بيټرۍ د واحد د ډله ييز ظرفيت ١٠٪ کموي. 10٪، مګر د ټول بیټرۍ ظرفیت 20٪ کم شوی، دا ښیي چې په قطبي ټوټه کې د ژوند کولو ډله د پام وړ کمه شوې. د فلزي Co بهرني بدن ظرفیت او د کولمب موثریت کم شوی ، حتی په 60C او 2C لوړ میګنیفیکیشن کې ، هیڅ ظرفیت شتون نلري ، کوم چې ممکن د لیتیم او لیتیم سرایت شوي بریښنایی کیمیکل عکس العمل کې د فلزي Co رامینځته کیدو له امله وي ، یا دا ممکن د فلزي ذرات وي. د ډایفرام پور بندول د مایکرو شارټ سرکټ لامل شوی.
شکل 8 د مثبت الیکټروډ غیر مساوي کوټ کولو او فلزي خارجي بدنونو Co او Al اغیزې د بیټرۍ ضرب ظرفیت او کولن موثریت باندې
د کیتوډ شیټ نیمګړتیاو لنډیز: د کیتوډ شیټ پوښ کې ates د بیټرۍ کولمب موثریت کموي. د مثبت کوټینګ پنهول د کولمب موثریت کموي، په پایله کې د ضعیف ضرب فعالیت، په ځانګړې توګه په لوړ اوسني کثافت کې. متضاد پوښښ ضعیف لوړوالی فعالیت ښودلی. د فلزي ذرات ککړونکي ممکن د مایکرو شارټ سرکیټونو لامل شي، او له همدې امله ممکن د بیټرۍ ظرفیت خورا کم کړي.
شکل 9 د بیټرۍ د ضرب ظرفیت او کولن موثریت باندې د منفي لیکج ورق پټې اغیزې ښیې. کله چې لیک په منفي الکترود کې واقع کیږي، د بیټرۍ ظرفیت د پام وړ کم شوی، مګر د ګرام ظرفیت څرګند نه دی، او د کولن موثریت باندې اغیزه د پام وړ نه ده.
شکل 9 د بیټرۍ ضرب کونکي ظرفیت باندې د منفي الیکټروډ لیکج فویل پټې اغیزې او د کولن موثریت (2) د بیټرۍ ضرب کونکي دورې فعالیت باندې اغیزه 10 شکل د بیټرۍ ضرب کونکي دورې باندې د الیکټروډ سطحې عیب د نفوذ پایله ده. د اغیزې پایلې په لاندې ډول لنډیز شوي دي:
Egregation: په 2C کې، د 200 سایکلونو د ظرفیت د ساتنې کچه 70٪ ده او د عیب لرونکي بیټرۍ 12٪ ده، پداسې حال کې چې په 5C دوره کې، د 200 سایکلونو ظرفیت د ساتنې کچه 50٪ ده او د خرابې بیټرۍ 14٪ ده.
Needlehole: د ظرفیت ټیټوالی څرګند دی، مګر د مجموعي نیمګړتیا کمول ګړندي ندي، او د 200 دورې 2C او 5C ظرفیت د ساتنې کچه په ترتیب سره 47٪ او 40٪ ده.
د فلزي بهرني بدن: د فلزي Co بهرني بدن ظرفیت د څو دورو وروسته نږدې 0 دی ، او د فلزي بهرني بدن Al ورق د 5C دورې ظرفیت د پام وړ کمیږي.
د لیک پټه: د ورته لیکې ساحې لپاره، د ډیری کوچنیو پټو بیټرۍ ظرفیت د لوی پټو په پرتله ګړندی کمیږي (47٪ په 200C کې د 5 سایکلونو لپاره) (په 7C کې د 200 سایکلونو لپاره 5٪). دا په ډاګه کوي چې څومره د پټو شمیر لوی وي، د بیټرۍ په دوره کې ډیر اغیز لري.
شکل 10 د حجرو د نرخ په دوره کې د الکترود شیټ سطحې نیمګړتیاو اغیز
حوالې. د لیتیم آیون بیټرۍ په الکترو کیمیکل فعالیت کې د الکترود تولید نیمګړتیاوې: د بیټرۍ د ناکامۍ سرچینې پیژندل [J]. د بریښنا سرچینې ژورنال. 1، 2014: 6-3.
