Откривање на мистеријата: Супер теоретски капацитет во литиум-јонски батерии

Зошто литиумската батерија постои феномен со супер теоретски капацитет

Во литиум-јонските батерии (LIBs), многу електроди базирани на оксид на преодниот метал покажуваат невообичаено висок капацитет за складирање над нивната теоретска вредност. Иако овој феномен е широко пријавен, основните физичко-хемиски механизми во овие материјали остануваат неостварливи и остануваат предмет на дебата.

Профил на резултати

Неодамна, професорот Миао Гуоксинг од Универзитетот во Ватерло, Канада, професорот Ју Гуихуа од Универзитетот во Тексас во Остин и Ли Хонгсен и Ли Кианг од Универзитетот во Кингдао заеднички објавија научен труд за природните материјали под наслов „Дополнителен капацитет за складирање во литиум-јонски батерии од преодни метални оксиди откриени со in situ магнетометрија“. Во оваа работа, авторите користеа in situ магнетно следење за да покажат присуство на силна површинска капацитивност на металните наночестички и дека голем број на спин-поларизирани електрони може да се складираат во веќе намалени метални наночестички, што е во согласност со механизмот за просторно полнење. Дополнително, откриениот механизам за просторно полнење може да се прошири и на други соединенија на преодни метали, обезбедувајќи клучен водич за воспоставување напредни системи за складирање енергија.

Истакнувања за истражување

(1) Типичен Fe беше проучен со користење на in-situ техниката за магнетно следење3O4/ Еволуција на електронската структура во внатрешноста на батеријата Li;

(2) открива дека Fe3O4Во системот / Li, површинскиот капацитет за полнење е главниот извор на дополнителниот капацитет;

(3) Механизмот на површинскиот капацитет на металните наночестички може да се прошири на широк опсег на соединенија на преодни метали.

Текст и текстуален водич

1. Структурна карактеризација и електрохемиски својства

Монодисперзниот шуплив Fe беше синтетизиран со конвенционални хидротермални методи3O4Наносфери, а потоа беше изведен при 100 mAg-1 Полнење и празнење при густина на струјата (слика 1а), првиот капацитет на празнење е 1718 mAh g−1, 1370 mAhg соодветно во вториот и третиот пат. 1И 1,364 mAhg−1, далеку над 926 mAhg−1Теоријата на очекувања. Сликите на BF-STEM на целосно испразнетиот производ (слика 1б-в) покажуваат дека по редукцијата на литиум, наносферите Fe3O4 се претворија во помали наночестички Fe со димензии околу 1 – 3 nm, дисперзирани во центарот Li2O.

За да се демонстрира промената на магнетизмот за време на електрохемискиот циклус, добиена е крива на магнетизација по целосно празнење до 0.01 V (слика 1г), покажувајќи го суперпарамагнетното однесување поради формирање на наночестички.

Слика 1 (а) на 100 mAg−1Fe од циклирањето при густината на струјата3O4/ Кривата на константна струја на полнење и празнење на Li батеријата; (б) целосно литиум Fe3O4 Сликата BF-STEM на електродата; (в) присуство на Li во агрегатни2 слики BF-STEM со висока резолуција и на O и на Fe; (г) Fe3O4 Кривите на хистерезата на електродата пред (црна) и после (сина) и монтираната Лангевин крива на втората (виолетова).

2. Откривање на структурна и магнетна еволуција во реално време

Со цел да се комбинира електрохемијата со Fe3O4Of структурните и магнетните промени поврзани со Fe3O4, Електродите беа подложени на in situ дифракција на Х-зраци (XRD) и in situ магнетно следење. Fe во серија XRD модели на дифракција за време на почетното празнење од напонот на отворено коло (OCV) до 1.2V3O4 Врвовите на дифракција не се променија значително ниту во интензитетот ниту во положбата (Слика 2а), што покажува дека Fe3O4Only го доживеал процесот на интеркалирање на Li. Кога се наполнува на 3V, структурата против спинелот Fe3O4 останува недопрена, што сугерира дека процесот во овој напонски прозорец е многу реверзибилен. Беше извршено дополнително in-situ магнетно следење во комбинација со тестови за полнење-празнење со постојана струја за да се испита како магнетизацијата еволуира во реално време (Слика 2б).

Слика 2 Карактеризација на in-situ XRD и магнетно следење.(A) in situ XRD; (б) Електрохемиска крива на полнеж-празнење Fe3O4 под применето магнетно поле од 3 T и соодветниот реверзибилен in situ магнетен одговор.

За да се добие поосновно разбирање за овој процес на конверзија во однос на промените на магнетизацијата, магнетниот одговор се собира во реално време и соодветната фазна транзиција што ги придружува електрохемиски управуваните реакции (Слика 3). Сосема е јасно дека при првото празнење, Fe3O4 Одговорот на магнетизација на електродите се разликува од другите циклуси поради Fe при првото литализација3O4Поради неповратната фазна транзиција се јавува. Кога потенцијалот падна на 0.78 V, фазата на антиспинелот Fe3O4 беше претворена да содржи Li2Класата FeO халит структура на O, Fe3O4Фазата не може да се врати по полнењето. Соодветно, магнетизацијата брзо паѓа на 0.482 μb Fe−1. Како што продолжува литијализацијата, не се формираше нова фаза, а интензитетот на (200) и (220) дифракционите врвови од класата FeO почна да слабее. еднаков Fe3O4Не постои значаен врв на XRD кој се задржува кога електродата е целосно лијализирана (Слика 3а). Имајте на ум дека кога електродата Fe3O4 се испушта од 0.78V на 0.45V, магнетизацијата (од 0.482 μb Fe−1 се зголеми на 1.266 μbFe−1), ова се припишува на реакцијата на конверзија од FeO во Fe. Потоа, на крајот од празнењето, магнетизацијата полека се намалува на 1.132 μ B Fe−1. Ова откритие сугерира дека целосно редуцираните метални наночестички Fe0 може сè уште да учествуваат во реакцијата на складирање на литиум, со што се намалува магнетизацијата на електродите.

Слика 3 In situ набљудувања на фазната транзиција и магнетниот одговор. (a) Fe3O4In situ XRD карта собрана при првото празнење на електродата; (б) Fe3O4In situ мерење на магнетна сила на електрохемиските циклуси на / Li ќелии на применето магнетно поле од 3 Т.

3. Fe0/Li2 Површинска капацитивност на системот O

Fe3O4 Магнетните промени на електродите се случуваат при низок напон, при што најверојатно се генерира дополнителен електрохемиски капацитет, што укажува на присуство на неоткриени носители на полнеж во ќелијата. За да се истражи потенцијалниот механизам за складирање на литиум, Fe беше проучен со помош на XPS, STEM и спектар на магнетни перформанси3O4Електроди со врвови на магнетизација на 0.01V, 0.45V и 1.4V за да се одреди изворот на магнетната промена. Резултатите покажуваат дека магнетниот момент е клучен фактор кој влијае на магнетната промена, бидејќи на измерените Fe0/Li2The Ms на системот O не влијае магнетната анизотропија и меѓучестичката спојка.

За понатамошно разбирање на Fe3O4 Кинетичките својства на електродите при низок напон, циклична волтаметрија со различни стапки на скенирање. Како што е прикажано на слика 4а, правоаголната циклична крива на волтамограм се појавува во опсегот на напон помеѓу 0.01V и 1V (Слика 4а). Слика 4б покажува дека капацитивниот одговор Fe3O4A се случил на електродата. Со високо реверзибилниот магнетен одговор на процесот на полнење и празнење со постојана струја (слика 4в), магнетизацијата на електродата се намали од 1V на 0.01V за време на процесот на празнење и повторно се зголеми за време на процесот на полнење, што покажува дека Fe0Of на кондензатор-како површинската реакција е многу реверзибилна.

Слика 4 електрохемиски својства и in situ магнетна карактеризација на 0.011 V. (A) Цикличната волтаметриска крива. (B) вредноста b се одредува со помош на корелацијата помеѓу врвната струја и брзината на скенирање; (в) реверзибилната промена на магнетизацијата во однос на кривата на полнење-празнење под применето магнетно поле од 5 T.

гореспоменатиот Fe3O4 Електрохемиските, структурните и магнетните карактеристики на електродите укажуваат на тоа дека дополнителниот капацитет на батеријата е одреден од Fe0. Поларизираната со спин површинска капацитивност на наночестичките е предизвикана од придружните магнетни промени. Спин-поларизираната капацитивност е резултат на акумулација на поларизирано полнење со спин на интерфејсот и може да прикаже магнетна реакција за време на полнење и празнење. на Fe3O4 Основната електрода, за време на првиот процес на празнење, беше дисперзирана во наночестичките Li2Fine Fe во подлогата O има големи соодноси површина-волумен и реализираат голема густина на состојби на ниво на Ферми поради високо локализираните d орбитали. Според теоретскиот модел на Маер за складирање просторно полнење, авторите предлагаат дека големи количини на електрони може да се складираат во спин-разделувачките ленти на металните наночестички Fe, кои може да се најдат во Fe/Li2Creating спин-поларизирани површински кондензатори во нанокомпозитите O ( Слика 5).

графикон 5Fe/Li2A Шематски приказ на површинскиот капацитет на спин-поларизираните електрони на O-интерфејсот. поларизацијата на железото со масовно вртење; (б) формирање на просторот за полнење во моделот на површинскиот кондензатор од пренатрупаниот литиум.

Резиме и Outlook

TM/Li беше испитуван со напредно in-situ магнетно следење2Еволуцијата на внатрешната електронска структура на нанокомпозитот O за да се открие изворот на дополнителен капацитет за складирање на оваа литиум-јонска батерија. Резултатите покажуваат дека и во моделот Fe3O4/Li системот на ќелии, електрохемиски намалените наночестички Fe можат да складираат големи количини на спин-поларизирани електрони, што резултира поради прекумерниот капацитет на ќелијата и значително изменетиот меѓуфазен магнетизам. Експериментите дополнително ги потврдија CoO, NiO и FeF2And Fe2 Присуството на таква капацитивност во материјалот на N електродата укажува на постоење на спин-поларизирана површинска капацитивност на метални наночестички во литиум-јонски батерии и ја поставува основата за примена на овој механизам за складирање на просторно полнење во други транзиции. електродни материјали базирани на метални соединенија.

Врска за литература

Дополнителен капацитет за складирање во преодни метални оксиди литиум-јонски батерии откриен со in situ магнетометрија (Nature Materials, 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)

Влијанието на формулата за дизајн на нафора со литиум електроди и дефектите на нафората на електродата врз перформансите

1. Статија за основање за дизајн на филм со пол

Електродата на литиумската батерија е облога составена од честички, рамномерно нанесени на металната течност. Облогата на електродата на литиум јонската батерија може да се смета како композитен материјал, главно составен од три дела:

(1) Честички од активна супстанција;

(2) составната фаза на спроводливиот агенс и средството (фаза на јаглерод адхезивно);

(3) Пора, пополнете со електролитот.

Врската на волуменот на секоја фаза се изразува како:

Порозност + волуменска фракција на жива материја + фазна волуменска фракција на јаглерод лепило =1

Дизајнот на дизајнот на електродата на литиумските батерии е многу важен, а сега накратко се воведуваат основните знаења за дизајнот на електродата на литиумските батерии.

(1) Теоретски капацитет на материјалот на електродата Теоретскиот капацитет на материјалот на електродата, односно капацитетот што го обезбедуваат сите литиумски јони во материјалот вклучен во електрохемиската реакција, неговата вредност се пресметува со следнава равенка:

На пример, LiFePO4Моларната маса е 157.756 g/mol, а нејзиниот теоретски капацитет е:

Оваа пресметана вредност е само теоретски грам капацитет. Со цел да се обезбеди реверзибилна структура на материјалот, вистинскиот коефициент на отстранување на литиум јони е помал од 1, а вистинскиот грам капацитет на материјалот е:

Вистински грам капацитет на материјалот = теоретски капацитет на коефициент на исклучување на литиум јони

(2) Капацитет на дизајнот на батеријата и екстремно еднострана густина Капацитетот на дизајнот на батеријата може да се пресмета со следнава формула: капацитет на дизајнот на батеријата = густина на површината на облогата сооднос на активен материјал активен материјал грам капацитет на столбната површина на облогата

Меѓу нив, густината на површината на облогата е клучен параметар за дизајн. Кога густината на набивање е непроменета, зголемувањето на густината на површината на облогата значи дека дебелината на половиот лист се зголемува, растојанието на пренос на електрони се зголемува и отпорноста на електроните се зголемува, но степенот на зголемување е ограничен. Во дебелиот лист на електродата, зголемувањето на миграциската импеданса на литиумските јони во електролитот е главната причина што влијае на карактеристиките на односот. Со оглед на порозноста и пресвртите на порите, растојанието за миграција на јоните во порите е многу пати повеќе од дебелината на половиот лист.

(3) Односот на односот негативно-позитивен капацитет N/P негативен капацитет на позитивен капацитет се дефинира како:

N / P треба да биде поголем од 1.0, генерално 1.04 ~ 1.20, што е главно во дизајнот за безбедност, за да се спречи негативната страна на литиум јони од врнежи без прифаќање извор, дизајн да се разгледа капацитетот на процесот, како што е отстапувањето на облогата. Меѓутоа, кога N/P е премногу голем, батеријата ќе изгуби неповратен капацитет, што ќе резултира со низок капацитет на батеријата и помала густина на енергијата на батеријата.

За анодата на литиум титанат, дизајнот на вишокот на позитивната електрода е усвоен, а капацитетот на батеријата се одредува според капацитетот на анодата на литиум титанат. Позитивниот вишок дизајн придонесува за подобрување на високите температурни перформанси на батеријата: високиот температурен гас главно доаѓа од негативната електрода. Во позитивниот вишок дизајн, негативниот потенцијал е низок и полесно е да се формира SEI филм на површината на литиум титанат.

(4) Густина на набивање и порозност на облогата Во процесот на производство, густината на набивање на облогата на електродата на батеријата се пресметува со следнава формула. Имајќи предвид дека при валани листот со столб, металната фолија се продолжува, густината на површината на облогата по валјакот се пресметува со следнава формула.

Како што споменавме претходно, облогата се состои од фаза на жив материјал, фаза на јаглерод лепило и пора, а порозноста може да се пресмета со следнава равенка.

Меѓу нив, просечната густина на облогата е: електродата на литиумската батерија е еден вид честички во прав на облогата, бидејќи површината на честичките во прав е груба, неправилна форма, при акумулација, честичките помеѓу честичките и честичките, а некои честички самите имаат пукнатини и пори, така, волуменот на прав, вклучувајќи волумен на прав, порите помеѓу честичките во прав и честичките, според тоа, соодветната разновидност на густината на облогата на електродата и застапеноста на порозноста. Густината на честичките во прав се однесува на масата на прашокот по единица волумен. Според волуменот на прашокот, тој е поделен на три вида: вистинска густина, густина на честички и густина на акумулација. Различните густини се дефинирани на следниов начин:

1. Вистинската густина се однесува на густината добиена со делење на масата на прав со волуменот (вистинскиот волумен) со исклучок на внатрешните и надворешните празнини на честичките. Тоа е, густината на самата материја добиена по исклучувањето на волуменот на сите празнини.
2. Густината на честичките се однесува на густината на честичките добиени со делење на масата на прав поделена со волуменот на честичките вклучувајќи ја отворената дупка и затворената дупка. Тоа е, јазот помеѓу честичките, но не и ситните пори внатре во честичките, густината на самите честички.
3. Густината на акумулацијата, односно густината на облогата, се однесува на густината добиена со масата на прав поделена со волуменот на облогата формирана од прашокот. Волуменот што се користи ги вклучува порите на самите честички и празнините помеѓу честичките.

За истиот прав, вистинска густина> густина на честички> густина на пакување. Порозноста на прашокот е односот на порите во облогата со честички во прав, односно односот на волуменот на празнината помеѓу честичките во прав и порите на честичките до вкупниот волумен на облогата, што најчесто се изразува како процент. Порозноста на прав е сеопфатно својство поврзано со морфологијата на честичките, состојбата на површината, големината на честичките и дистрибуцијата на големината на честичките. Неговата порозност директно влијае на инфилтрацијата на преносот на електролит и литиум јони. Општо земено, колку е поголема порозноста, толку е полесна инфилтрацијата на електролитот и побрз пренос на литиум јони. Затоа, во дизајнот на литиумска батерија, понекогаш за да се одреди порозноста, најчесто се користи метод на жива притисок, метод на адсорпција на гас, итн. Порозноста исто така може да има различни импликации кога се користат различни густини за пресметките. Кога густината на порозноста на живата супстанција, спроводниот агенс и врзивото се пресметува со вистинската густина, пресметаната порозност го вклучува јазот помеѓу честичките и јазот внатре во честичките. Кога порозноста на живата супстанција, спроводниот агенс и врзивно средство се пресметува со густината на честичките, пресметаната порозност го вклучува јазот помеѓу честичките, но не и јазот внатре во честичките. Затоа, големината на порите на листот со електрода од литиумска батерија е исто така повеќеслојна, генерално, јазот помеѓу честичките е во големина на микронска скала, додека јазот внатре во честичките е во скала од нанометар до подмикрон. Во порозните електроди, односот на транспортните својства како што се ефективната дифузност и спроводливоста може да се изрази со следнава равенка:

Каде што D0 ја претставува внатрешната стапка на дифузија (спроводливост) на самиот материјал, ε е волуменската фракција на соодветната фаза, а τ е кружната кривина на соодветната фаза. Во макроскопскиот хомоген модел генерално се користи Бригемановата релација, земајќи го коефициентот ɑ =1.5 за да се процени ефективната позитивност на порозните електроди.

Електролитот се полни во порите на порозните електроди, во кои јоните на литиум се спроведуваат низ електролитот, а спроводните карактеристики на литиумските јони се тесно поврзани со порозноста. Колку е поголема порозноста, толку е поголема волуменската фракција на електролитната фаза и толку е поголема ефективната спроводливост на јоните на литиум. Во листот со позитивна електрода, електроните се пренесуваат низ фазата на јаглерод лепило, волуменската фракција на јаглеродната адхезивна фаза и заобиколувањето на фазата на јаглерод лепило директно ја одредуваат ефективната спроводливост на електроните.

Порозноста и волуменската фракција на јаглеродната адхезивна фаза се контрадикторни, а големата порозност неизбежно води до волуменската фракција на јаглеродната адхезивна фаза, затоа, ефективните спроводливи својства на литиумските јони и електроните се исто така контрадикторни, како што е прикажано на Слика 2. Како што се намалува порозноста, ефективната спроводливост на јоните на литиум се намалува додека ефективната спроводливост на електроните се зголемува. Како да се балансираат двете е исто така критично во дизајнот на електродата.

Слика 2 Шематски дијаграм на порозност и спроводливост на литиум јони и електрони

2. Вид и откривање на дефекти на столбови

 

Во моментов, во процесот на подготовка на батериските столбови, се усвојуваат сè повеќе технологии за откривање преку Интернет, со цел ефективно да се идентификуваат производните дефекти на производите, да се елиминираат неисправните производи и навремена повратна информација за производната линија, автоматски или рачни прилагодувања на производството. процес, за да се намали стапката на дефекти.

Технологиите за он-лајн детекција што вообичаено се користат во производството на полови листови вклучуваат откривање на карактеристиките на кашеста маса, откривање на квалитетот на листот на столбот, откривање димензии и така натаму. карактеристики на кашеста маса во реално време, Тестирајте ја стабилноста на кашеста маса; (1) Користење на Х-зраци или β-зраци во процесот на обложување, неговата висока точност на мерење, но големо зрачење, висока цена на опремата и проблеми со одржување; (2) Технологијата за мерење на дебелина преку ласер преку Интернет се применува за мерење на дебелината на листот на столбот, Точноста на мерењето може да достигне ± 3, 1 μ m, исто така може да го прикаже трендот на промена на измерената дебелина и дебелина во реално време, да ја олесни следливоста на податоците и анализа; (0) Технологија за визија CCD, односно, линиската низа CCD се користи за скенирање на измерениот објект, обработка на слики во реално време и анализа на категориите на дефекти, реализирање на недеструктивно онлајн откривање на дефекти на површината на листот на столбовите.

Како алатка за контрола на квалитетот, технологијата за онлајн тестирање е исто така од суштинско значење за да се разбере корелацијата помеѓу дефектите и перформансите на батеријата, за да се утврдат квалификуваните / неквалификуваните критериуми за полупроизводи.

Во вториот дел, накратко се воведени новиот метод на технологија за откривање дефекти на површината на литиум-јонската батерија, технологијата за инфрацрвена термичка слика и врската помеѓу овие различни дефекти и електрохемиските перформанси. Консултирајте се со D. Mohanty Темелна студија од Mohanty et al.

(1) Вообичаени дефекти на површината на столбната плоча

Слика 3 ги прикажува вообичаените дефекти на површината на електродата на литиум јонската батерија, при што оптичката слика е лево, а сликата снимена од термичкиот снимач на десната страна.

Слика 3 Вообичаени дефекти на површината на столбната плоча: (а, б) обвивка на испакнатост / агрегат; (в, г) капка материјал / игла; (д, ѓ) метално туѓо тело; (g, h) нерамна обвивка

 

(А, б) подигнато испакнување / агрегат, такви дефекти може да се појават ако кашеста маса е рамномерно измешана или брзината на обложување е нестабилна. Соединувањето на лепило и спроводливи агенси на саѓи доведува до мала содржина на активни состојки и мала тежина на поларните таблети.

 

(в, г) капка / дупка, овие неисправни области не се обложени и обично се создаваат од меурчиња во кашеста маса. Тие ја намалуваат количината на активниот материјал и го изложуваат колекторот на електролитот, а со тоа го намалуваат електрохемискиот капацитет.

 

(Е, ѓ) метални туѓи тела, кашеста маса или метални туѓи тела внесени во опремата и околината и металните туѓи тела може да предизвикаат голема штета на литиумските батерии. Големите метални честички директно ја оштетуваат дијафрагмата, што резултира со краток спој помеѓу позитивните и негативните електроди, што е физички краток спој. Дополнително, кога металното туѓо тело се меша во позитивната електрода, позитивниот потенцијал се зголемува по полнењето, металот се раствора, се шири низ електролитот, а потоа се таложи на негативната површина и на крајот ја пробива дијафрагмата, формирајќи краток спој. што е краток спој на хемиско растворање. Најчестите метални туѓи тела во фабриката за батерии се Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS итн.

 

(g, h) нерамна обвивка, како што е мешањето со кашеста маса не е доволно, финоста на честичките лесно се појавуваат ленти кога честичката е голема, што резултира со нерамна обвивка, што ќе влијае на конзистентноста на капацитетот на батеријата, па дури и ќе се појави целосно нема лента за обложување, има влијание врз капацитетот и безбедноста.

(2) Технологија за откривање на дефекти на површината на чипот на полскиот чип Технологијата за термичко снимање со инфрацрвена (IR) се користи за откривање помали дефекти на сувите електроди кои можат да ги оштетат перформансите на литиум-јонските батерии. За време на онлајн откривањето, доколку се открие дефект на електродата или загадувач, означете го на столбната плоча, елиминирајте го во последователниот процес и повратете го на производната линија и приспособете го процесот на време за да ги отстраните дефектите. Инфрацрвениот зрак е вид на електромагнетен бран кој има иста природа како радио брановите и видливата светлина. Специјален електронски уред се користи за претворање на температурната распределба на површината на објектот во видлива слика на човечкото око, а за прикажување на температурната распределба на површината на објектот во различни бои се нарекува технологија на инфрацрвена термална слика. Овој електронски уред се нарекува инфрацрвен термички снимач. Сите објекти над апсолутната нула (-273℃) емитуваат инфрацрвено зрачење.
Како што е прикажано на слика 4, инфрацрвениот термички апроксиматор (IR камера) го користи инфрацрвениот детектор и оптичката цел за снимање за да ја прифати шемата за дистрибуција на енергијата на инфрацрвеното зрачење на измерениот целен објект и да го рефлектира на фотосензитивниот елемент на инфрацрвениот детектор за да го добие инфрацрвена топлинска слика, која одговара на полето за термичка дистрибуција на површината на објектот. Кога има дефект на површината на објектот, температурата се поместува во областа. Затоа, оваа технологија може да се користи и за откривање на дефекти на површината на објектот, особено погодна за некои дефекти кои не можат да се разликуваат со средства за оптичко откривање. Кога електродата за сушење на литиум-јонската батерија е откриена на интернет, електродата прво се озрачува со блиц, температурата на површината се менува, а потоа температурата на површината се открива со термичка слика. Сликата за дистрибуција на топлина се визуелизира, а сликата се обработува и анализира во реално време за да се откријат површинските дефекти и навремено да се обележат. Моханти Студијата инсталираше термичка слика на излезот од рерната за сушење на облогата за да ја открие сликата за дистрибуција на температурата на површината на листот на електродата.

Слика 5 (а) е карта на дистрибуција на температурата на површината на облогата на NMC листот со позитивниот пол, откриен од термичкиот снимач, кој содржи многу мал дефект што не може да се разликува со голо око. Кривата на распределба на температурата што одговара на сегментот на маршрутата е прикажана во внатрешниот дел, со температурен скок на точката на дефект. На слика 5 (б), температурата локално се зголемува во соодветната кутија, што одговара на дефектот на површината на листот на столбот. Сл. 6 е дијаграм за дистрибуција на температурата на површината на листот со негативни електроди што покажува постоење на дефекти, каде што врвот на зголемувањето на температурата одговара на меурот или агрегатот, а областа на намалување на температурата одговара на дупката или падот.

Слика 5 Распределба на температурата на површината на листот со позитивна електрода

Слика 6 Распределба на температурата на површината на негативната електрода

 

Може да се види дека детекцијата на термичка слика на распределбата на температурата е добро средство за откривање на дефекти на површината на столбната плоча, што може да се користи за контрола на квалитетот на производството на полови листови.3. Ефект на дефектите на површината на столбната плоча врз перформансите на батеријата

 

(1) Влијание врз капацитетот на мултипликаторот на батеријата и ефикасноста на Кулон

Слика 7 ја покажува кривата на влијание на агрегатот и дупката на капацитетот на мултипликаторот на батеријата и ефикасноста на куленот. Агрегатот всушност може да го подобри капацитетот на батеријата, но да ја намали ефикасноста на куленот. Дупката за игла го намалува капацитетот на батеријата и ефикасноста на Kulun, а ефикасноста на Kulun значително се намалува со голема брзина.

Слика 7 Катодниот агрегат и дупката ефект врз капацитетот на батеријата и ефикасноста на сликата 8 е нерамна облога, а металното туѓо тело Co и Al на капацитетот на батеријата и ефектот на кривата на ефикасност, нерамна обвивка го намалуваат капацитетот на масата на единицата на батеријата за 10% - 20%, но целиот капацитет на батеријата е намален за 60%, тоа покажува дека живата маса во поларното парче значително се намалила. Metal Co туѓо тело намален капацитет и ефикасност на Кулон, дури и при големо зголемување од 2C и 5C, воопшто нема капацитет, што може да се должи на формирањето на метал Co во електрохемиската реакција на литиум и вграден литиум, или може да се металните честички блокирана пора на дијафрагмата предизвика микро краток спој.

Слика 8 Ефекти на нерамна обвивка на позитивна електрода и метални туѓи тела Co и Al врз капацитетот на мултипликаторот на батеријата и ефикасноста на куленот

Резиме на дефекти на катодниот лист: Колата во облогата на катодниот лист ја намалува кулоновата ефикасност на батеријата. Дупката на позитивната обвивка ја намалува ефикасноста на Кулон, што резултира со слаби перформанси на мултипликаторот, особено при висока густина на струја. Хетерогениот слој покажа слаби перформанси на зголемување. Загадувачите на металните честички може да предизвикаат микрократки споеви, и затоа може значително да го намалат капацитетот на батеријата.
Слика 9 го покажува влијанието на негативната лента на фолија за истекување врз капацитетот на мултипликаторот и ефикасноста на Kulun на батеријата. Кога ќе се појави истекување кај негативната електрода, капацитетот на батеријата е значително намален, но капацитетот на грамот не е очигледен, а влијанието врз ефикасноста на Кулун не е значајно.

 

Слика 9 Влијание на лентата со фолија со истекување на негативна електрода врз капацитетот на мултипликаторот на батеријата и ефикасноста на Кулун (2) Влијание врз перформансите на циклусот на мултипликаторот на батеријата Слика 10 е резултат на влијанието на дефектот на површината на електродата врз циклусот на мултипликаторот на батеријата. Резултатите од влијанието се сумирани на следниов начин:
Егрегација: при 2C, стапката на одржување на капацитетот од 200 циклуси е 70%, а неисправната батерија е 12%, додека во циклусот 5C, стапката на одржување на капацитетот од 200 циклуси е 50%, а неисправната батерија е 14%.
Игла: слабеењето на капацитетот е очигледно, но нема брзо слабеење на дефектот, а стапката на одржување на капацитетот од 200 циклуси 2C и 5C се 47% и 40%, соодветно.
Метално туѓо тело: капацитетот на металното туѓо тело на Co е речиси 0 по неколку циклуси, а капацитетот на циклусот 5C на металната фолија од туѓо тело Al значително се намалува.
Лента за истекување: за истата област на истекување, капацитетот на батеријата на повеќе помали ленти се намалува побрзо од поголема лента (47% за 200 циклуси во 5C) (7% за 200 циклуси во 5C). Ова покажува дека колку е поголем бројот на ленти, толку е поголемо влијанието врз циклусот на батеријата.

Слика 10 Ефект на дефектите на површината на листот на електродата врз циклусот на брзината на ќелијата

 

Реф.: [1] Не-деструктивна евалуација на секундарни електроди од литиум обложени со жлебови со ласерски дебеломер и IR термографија [J].ANALYTICALMETHODS.2014, 6(3): 674-683.[2]Ефект. of electrode manufacturing defects on electrochemical performance oflithium-ion batteries: Cognizance of the battery dështim sources[J].Journal of Power Sources.2016, 312: 70-79.