在线观看www成人影院-在线观看www日本免费网站-在线观看www视频-在线观看操-欧美18在线-欧美1级

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

鋰電池極片中的鋰濃度分布變化分析

geQw_gh_a6b9141 ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-07-04 10:01 ? 次閱讀

眾所周知,在鋰離子電池極片中,如果知道了鋰分布就能獲取很多電極反應(yīng)信息,了解充放電過程,解釋電池失效機(jī)理。因此,今天小編要給大家介紹鋰離子電池的工作原理、電化學(xué)模擬預(yù)測鋰濃度分布和中子衍射在線檢測鋰濃度分布。

正負(fù)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(tài)相關(guān),與電極材料的體積膨脹或收縮時的應(yīng)力和應(yīng)變密切相關(guān)。在鋰離子電池極片中,如果知道了鋰分布就能獲取很多電極反應(yīng)信息,了解充放電過程,解釋電池失效機(jī)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(jīng)過電解質(zhì)嵌入陽極材料(例如Graphite材料),與此同時,相等數(shù)量的電子沿與放電時相反的路徑進(jìn)入陽極材料。

(2)放電時:Li+從陽極材料(負(fù)極)脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入陰極材料(正極),與此同時,相等數(shù)量的電子從陽極材料流出,經(jīng)負(fù)極集流體、外部電路和正極的集流體進(jìn)入陰極材料,從而使正負(fù)極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)。

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

電化學(xué)模擬預(yù)測鋰濃度分布

鋰離子電池電化學(xué)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(nèi)部的實(shí)際化學(xué)反應(yīng)過程,包括固相擴(kuò)散過程、液相擴(kuò)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(xué)反應(yīng)及表面的嵌入與脫出鋰過程,采用Fick第二擴(kuò)散定律來描述鋰離子在顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散過程。若干個描述反應(yīng)過程的偏微分方程以及相應(yīng)的邊界條件組成模型,在很短的計算時間即可得到反應(yīng)電池外部特性的充放電曲線,同時還可得到反應(yīng)內(nèi)部過程的正負(fù)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(xì)節(jié)問題,具有準(zhǔn)確、全面、基于機(jī)理等優(yōu)點(diǎn)。

▲圖1鋰離子電池電化學(xué)偽二維(P2D)模型

將偽二維模型擴(kuò)展,幾何模型采用三維結(jié)構(gòu)時,能夠計算得到詳細(xì)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(tài)下鋰濃度分布,從中可以看見鋰分布的局部不均勻現(xiàn)象。

▲圖2鈷酸鋰電極鋰濃度分布模擬結(jié)果

中子衍射在線檢測鋰濃度分布

而電化學(xué)模擬預(yù)測的鋰濃度分布能夠說明很多問題,但是這畢竟不是真實(shí)測量結(jié)果,是對鋰離子電池電極過程的一種理想假設(shè)。而中子衍射技術(shù)是一種利用不同材料對中子輻射的遮擋率不同,對材料進(jìn)行分析的技術(shù)。中子輻射的穿透力強(qiáng),散射長度與原子序數(shù)Z無關(guān),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(jié)構(gòu)的前提下對鋰離子電池內(nèi)部Li的分布進(jìn)行原位的分析研究。

Owejan等人采用圖3所示裝置,將石墨負(fù)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(cè)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(qiáng)度與鋰濃度建立了直接聯(lián)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電池構(gòu)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(yīng)的鋰濃度分布圖譜,圖4c是對應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(cè)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(cè)鋰濃度比集流體側(cè)更高,而且隨著嵌鋰量增加,差異增大。

▲圖6放電過程中極片隔膜和集流體側(cè)嵌入的鋰濃度差異

另外,作者關(guān)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(huán)中,殘留在石墨電極中的鋰量如圖8所示,不可逆鋰損失主要發(fā)生在第一次循環(huán),隨后幾次循環(huán),殘留鋰量幾乎不再變化。

▲圖7第一次循環(huán)完全充電狀態(tài)極片中殘留的鋰分布

▲圖8前4次循環(huán)放電容量以及殘留的鋰的容量

隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展,研究人員不斷開發(fā)在線檢測技術(shù),研究鋰離子電池機(jī)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(shù)。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 鋰電池
    +關(guān)注

    關(guān)注

    260

    文章

    8375

    瀏覽量

    175090
  • 電極材料
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    85

    瀏覽量

    6795

原文標(biāo)題:【馬波斯?總工札記】鋰電池極片中的鋰密度分度

文章出處:【微信號:gh_a6b91417f850,微信公眾號:高工鋰電技術(shù)與應(yīng)用】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點(diǎn)推薦

    鋰電池需預(yù)防市場過熱

    方面有所突破,能夠生產(chǎn)電池級的碳酸,國內(nèi)大部分企業(yè)都只能生產(chǎn)工業(yè)級碳酸。  下游渠道布局  下游的應(yīng)用也是鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為關(guān)鍵的因素。目前,動力
    發(fā)表于 06-06 11:27

    對于鋰電池的開發(fā)將面臨這樣的挑戰(zhàn)

    正負(fù)極材料不能像液體那樣保持非常好的接觸。還有金屬鋰電極的體積變化還有固體的變化。當(dāng)然,除了鋰電池市場在不斷在革新外,
    發(fā)表于 01-17 09:37

    關(guān)于鋰電池電極材料SEM測試、氬離子截面解剖電極片

    的孔隙度,進(jìn)行吸液性和壽命分析。 案例二: 掃描電鏡下磷酸鐵表面形貌: 涂附磷酸鐵鋰電池材料片經(jīng)氬離子拋光切割后的SEM效果圖:
    發(fā)表于 07-07 10:22

    鋰電池VS聚合物鋰電池,誰才是未來的主角?

    的原理。  首先是鋰電池鋰電池是一類由金屬或合金為負(fù)極材料,由于金屬的化學(xué)特性非常活潑,使得
    發(fā)表于 08-17 10:00

    鋰電池片設(shè)計的基礎(chǔ)知識

    鋰離子電池是一種高容量長壽命環(huán)保電池,具有諸多優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于儲能、電動汽車、便攜式電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。電極片是鋰離子動力電池的基礎(chǔ),直接決定電池
    發(fā)表于 10-16 12:29

    鋰電池的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

    ,目前已抵達(dá)460-600Wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍。3、相對鉛酸電池而言鋰電池重量輕,相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5-6。 4、鋰電池運(yùn)用壽數(shù)相對較長,運(yùn)用壽數(shù)可抵達(dá)6年
    發(fā)表于 05-05 10:17

    2021年鋰電池UN38.3報告鋰電池標(biāo)記尺寸有什么變化

    跌落測試報告。UN38.3認(rèn)證產(chǎn)品范圍1. 各種動力二次電池(如動力車用電池、電動道路車車用電池、電動工具用電池、混合動力車用
    發(fā)表于 11-13 15:22

    鋰電池有哪些品種?

    鋰電池有哪些品種 鋰電池 鋰離子電池 電池 氬柱式
    發(fā)表于 10-21 16:26 ?919次閱讀

    電池 鋰電池有什么區(qū)別?

    電池 鋰電池有什么區(qū)別?
    發(fā)表于 10-30 08:51 ?3430次閱讀

    鋰電池之后的新電池——-空氣電池

    鋰電池之后的新電池——-空氣電池 鋰電池之后的新電池——
    發(fā)表于 12-02 08:29 ?945次閱讀

    三元鋰電池工作原理_為何三元鋰電池在商用車上被禁用

    鋰電池是幾年出現(xiàn)的金屬電池的替代產(chǎn)品,它的陽極采用能吸藏鋰離子的碳, 放電 時,變成鋰離子,脫離
    發(fā)表于 01-24 15:27 ?2.7w次閱讀
    三元<b class='flag-5'>鋰電池</b>工作原理_為何三元<b class='flag-5'>鋰電池</b>在商用車上被禁用

    鋰電池耳連接方法_軟包鋰電池結(jié)構(gòu)

    本文介紹了軟包鋰電池電池參數(shù)與鋰電池耳連接方法,其次介紹了軟包鋰電池結(jié)構(gòu),最后分析了軟包
    發(fā)表于 02-04 10:31 ?3.4w次閱讀

    磷酸鐵賽道發(fā)生變化 磷酸鐵鋰電池需求提速向上

    到底磷酸鐵鋰電池未來市場機(jī)遇幾何?在本月舉行的2022年高工鋰電材料大會上,安馳科技研發(fā)總監(jiān)孫玉龍博士發(fā)表“磷酸鐵鋰電池:揚(yáng)長‘補(bǔ)’短、精準(zhǔn)定位”主題演講,從電池的角度
    發(fā)表于 10-25 10:07 ?1018次閱讀

    為什么很多電池都是鋰電池?為什么會選用元素作為電池的材料呢?

    ,并對鋰電池的結(jié)構(gòu)、工作原理和種類進(jìn)行分析。 為什么選擇元素作為電池材料? 元素是一種輕質(zhì)金屬,具有較低的密度和較高的反應(yīng)活性。這使得
    的頭像 發(fā)表于 11-30 15:08 ?8256次閱讀

    電池鋰電池的區(qū)別

    電池通常指的是磷酸鐵鋰電池(LiFePO4 Battery),而鋰電池則是一個更廣泛的類別,包括多種不同類型的鋰離子電池,如磷酸鐵
    的頭像 發(fā)表于 10-03 15:08 ?2171次閱讀
    主站蜘蛛池模板: 成人精品第一区二区三区 | 四虎国产成人亚洲精品 | 大量喷潮free | 嫩草网| 激情亚洲综合网 | 人人爽天天爽夜夜爽qc | 日本高清视频色www在线观看 | 在线观看视频你懂得 | 操干干 | 人人干狠狠操 | 日本簧片在线观看 | 永久精品免费影院在线观看网站 | 国产handjob手交在线播放 | 永久免费影视在线观看 | 久久精品免费观看视频 | 夜夜夜久久久 | 扛着高跟鞋丝袜腿呻吟视频 | 色播五月激情 | 一区二区三区伦理 | 久久精彩免费视频 | 亚洲四虎永久在线播放 | 欧美一区二区三区高清视频 | 最新黄色在线 | 中国成熟xxx视频 | 奇米影视久久 | 日本特级淫片免费 | 一级伦奸视频 | 99热在线获取最新地址 | 国产日韩一区二区三区 | 黄色免费网站在线观看 | 精品三级国产精品经典三 | h视频在线观看免费网站 | 毛片爱做的片 | 性色欧美 | 深点再深一点好爽好多水 | 国内黄色精品 | 国产h视频在线 | 欧美一级高清黄图片 | 黄色免费网站在线观看 | 5252色欧美在线激情 | 久久国产福利 |