国产精品一区二区视频-亚洲狠狠爱-久久久久女人精品毛片九一-99资源站-午夜神马福利-极品尤物一区二区三区-羞羞的视频网站-欧美三区四区-污污网站免费-乱色精品无码一区二区国产盗-国产黄色在线看-国产成人亚洲精品-国产欧美一区二区三区四区-一品毛片-凹凸精品熟女在线观看

鋰離子電池極片中的鋰濃度分布

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年08月03日  

正負極材料在充放電過程中脫出或嵌入鋰離子,鋰濃度分布直接與材料的荷電狀態相關,與電極材料的體積膨脹或收縮時的應力和應變密切相關。在鋰離子電池極片中,假如了解了鋰分布就能獲取很多電極反應信息,了解充放電過程,解釋電池失效機理。


鋰離子電池的工作原理:


(1)充電時:Li從陰極材料(例如LiCoO2材料)脫嵌,經過電解質嵌入陽極材料(例如Graphite材料),與此同時,相等數量的電子沿與放電時相反的路徑進入陽極材料。


(2)放電時:Li+從陽極材料(負極)脫嵌,經過電解質嵌入陰極材料(正極),與此同時,相等數量的電子從陽極材料流出,經負極集流體、外部電路和正極的集流體進入陰極材料,從而使正負極分別發生氧化和還原反應。


充電與放電過程的不同在于:充電時,電子不能自發在外電路移動,須外加電源做功才行。


電化學模擬預測鋰濃度分布


鋰離子電池電化學偽二維(P2D)模型是基于多孔電極理論以及濃溶液理論建立的,如圖1所示,考慮了電池內部的實際化學反應過程,包括固相擴散過程、液相擴散及遷移過程、傳荷過程、固液相電勢平衡過程。采用Butler-Volmer方程描述每個電極上的電化學反應及表面的嵌入與脫出鋰過程,采用Fick第二擴散定律來描述鋰離子在顆粒內部的擴散過程。若干個描述反應過程的偏微分方程以及相應的邊界條件組成模型,在很短的計算時間即可得到反應電池外部特性的充放電曲線,同時還可得到反應內部過程的正負極材料的固相濃度分布和固相電勢分布以及電解液的液相濃度分布和固相電勢分布等細節問題,具有準確、全面、基于機理等優點。


圖1鋰離子電池電化學偽二維(P2D)模型


將偽二維模型擴展,幾何模型采用三維結構時,能夠計算得到詳細的電極材料中鋰的分布,如圖2所示,鈷酸鋰電極在不同的SOC荷電狀態下鋰濃度分布,從中可以看見鋰分布的局部不均勻現象。


圖2鈷酸鋰電極鋰濃度分布模擬結果


中子衍射在線檢測鋰濃度分布


而電化學模擬預測的鋰濃度分布能夠說明很多問題,但是這畢竟不是真實測量結果,是對鋰離子電池電極過程的一種理想假設。而中子衍射技術是一種利用不同材料對中子輻射的遮擋率不同,對材料進行分析的技術。中子輻射的穿透力強,散射長度與原子序數Z無關,且對輕原子也靈敏,因此,中子對鋰離子電池材料中的鋰原子和鎳錳鈷過渡金屬原子均非常敏感,我們能夠在不破壞鋰離子電池結構的前提下對鋰離子電池內部Li的分布進行原位的分析研究。


Owejan等人采用圖3所示裝置,將石墨負極與鋰片組裝成半電池,用中子照相法在線檢測了石墨極片中鋰的傳輸過程和分布情況。中子束穿透PTFE封裝材料,對電池極片橫截面成像,直接檢測電極橫截面上鋰的分布,極片單側涂層,寬度5㎜,檢測面長度15㎜,如圖4a所示。然后,他們通過理論分析,將中子圖譜強度與鋰濃度建立了直接聯系,這樣可以直接定量測量極片截面上鋰濃度的分布。


圖3用于高分辨中子在線檢測的鋰離子電池構造裝置


圖4是石墨電極片在第一次放電過程中,嵌入電極片中的鋰分布。圖4a是極片樣品及其檢測面示意圖,圖4b是在不同的放電時刻對應的鋰濃度分布圖譜,圖4c是對應時刻的電池的電勢演變過程。電極的鋰濃度及其分布和電極的電勢很好的對應起來了。同樣,圖5是石墨電極片在第一次充電脫離鋰過程中的鋰濃度分布和對應時刻的電勢。


圖4石墨第一次放電嵌鋰過程中電極截面鋰濃度分布,(a)照相示意圖,(b)不同放電時刻的鋰分布,(c)電池的電壓演變。(倍率C/9)


圖5石墨第一次充電脫鋰過程中鋰濃度分布,(a)不同充電時刻的鋰濃度分布和(b)電池的電壓演變(倍率C/9)


圖4和圖5的中子束圖譜,可以定量分析鋰離子濃度。在放電/充電過程中,雖然倍率很小(C/9),但是還是能夠觀察到極片靠近集流體和靠近隔膜兩側的鋰分布不均勻性,這種差異定量分析如圖6所示,靠近隔膜側鋰濃度比集流體側更高,而且隨著嵌鋰量新增,差異增大。


圖6放電過程中極片隔膜和集流體側嵌入的鋰濃度差異


另外,作者關注了石墨電極嵌鋰再脫鋰后,殘留在極片中的鋰離子濃度,如圖7所示,這部分鋰造成了容量損失,是不可逆容量。石墨電極前四次放電/充電循環中,殘留在石墨電極中的鋰量如圖8所示,不可逆鋰損失重要發生在第一次循環,隨后幾次循環,殘留鋰量幾乎不再變化。


圖7第一次循環完全充電狀態極片中殘留的鋰分布


圖8前4次循環放電容量以及殘留的鋰的容量


隨著實驗技術發展,研究人員不斷開發在線檢測技術,研究鋰離子電池機理。除了中子束在線檢測,還有拉曼譜在線檢測,x射線在線檢測等眾多技術。


相關產品

主站蜘蛛池模板: 阿v天堂2017| 日韩a级大片 | 国精品人妻无码一区二区三区喝尿 | 一区二区三区四区免费观看 | 五月花婷婷 | 日本一区二区精品视频 | y11111少妇 | 在线观看的黄色网址 | 国产中文一区 | 蜜桃av影视| 国产精品suv一区二区88 | 在线观看第一页 | 成人a在线观看 | 在线播放一区 | 99re在线视频| 三级网站免费观看 | 欧美美女一区二区 | 国产91在线 | 亚洲 | 黄色激情小说视频 | 久久精品黄aa片一区二区三区 | 久久久久久在线观看 | 精品久久久中文字幕 | 国产激情一区二区三区四区 | 岛国av动作片 | 尤物91 | 韩国91视频| 黄网在线播放 | 九九热这里有精品视频 | 韩国伦理大全 | 欧美日韩91 | 国产成人在线视频观看 | 男男做爰猛烈啪啪高 | 久久免费偷拍视频 | 变态另类ts人妖一区二区 | 欧美日韩国产精品成人 | h视频国产 | 国产一级片免费看 | 日本妇乱大交xxxxx | 日本黄色不卡 | 亚洲精品视 | 成人激情站 | 国产原创在线观看 | 久久麻豆av | 欧美一区二区在线观看 | 91亚洲视频在线观看 | 欧美一级淫片 | 69视频在线播放 | 国产又爽又黄视频 | 精品久久成人 | 亚洲av久久久噜噜噜噜 | 插少妇视频 | 免费在线观看黄视频 | 少妇xxxxxx| 久久乐视频 | 精品一区二区不卡 | 24小时日本在线www免费的 | 91porny在线 | 国产亚洲成av人在线观看导航 | 女教师高潮黄又色视频 | 国产成人精品网站 | 中文字幕中文字幕 | 九九九亚洲 | 性做久久久久久久免费看 | 日韩大片免费 | 一进一出好爽视频 | 精品一区久久 | 国产喷水吹潮视频www | 欧美精品成人一区二区三区四区 | 狠狠干中文字幕 | 一本av在线 | 日韩毛片网| 国产91视频在线 | 日韩欧美网址 | 朋友的姐姐2在线观看 | 在线观看特色大片免费网站 | 国产精品自产拍高潮在线观看 | 韩日av在线| 日本人妖网站 | 久久久免费观看视频 | 伦理片中文字幕 | 日韩国产在线一区 | 国产精品综合色区在线观看 | 天天想你在线观看完整版电影高清 | 国产浪潮av | 国产一区二区在线播放 | 国产乱淫av片| www.国产在线| 天天射日日操 | 日本三级吃奶头添泬 | 日本全黄裸体片 | 黄色av网站免费看 | 欧美精品亚洲精品日韩精品 | 黄色工厂这里只有精品 | 精品美女在线 | 成人黄色免费在线观看 | 美女福利影院 | 91男女视频 | 国内自拍区 | 国产女主播在线观看 |