Fa'ailoaina o le Mea lilo: Super Theoretical Capacity i Lithium-Ion Batteries

Aisea ua i ai le maa lithium e sili atu le malosi o le gafatia

I ma'a lithium-ion (LIBs), o le tele o fa'aliliuga uamea fa'avae eletise e fa'aalia ai le maualuga o le gafatia e teu ai i tua atu o lo latou taua. E ui lava ua lipotia lautele lenei mea, ae o loʻo i lalo o le physicochemical mechanisms i nei mea o loʻo tumau pea le le malamalama ma tumau pea o se mataupu o felafolafoaiga.

Tala'aga o fa'ai'uga

Talu ai nei, na faʻasalalau faʻatasi ai e Polofesa Miao Guoxing mai le Iunivesite o Waterloo, Kanata, Polofesa Yu Guihua mai le Iunivesite o Texas i Austin, ma Li Hongsen ma Li Qiang mai le Iunivesite o Qingdao se pepa suʻesuʻe i luga o Mea Faʻapitoa i lalo o le ulutala o le "Extra storage capacity in suiga uamea oxide lithium-ion ma'a fa'aalia e in situ magnetometry". I lenei galuega, na faʻaaogaina e le au tusitala le mataʻituina o le maneta e faʻaalia ai le i ai o le malosi o luga o luga o le nanoparticles ma e mafai ona teuina se numera tele o electrons vili-polarized i totonu o nanoparticles uamea ua faʻaitiitia, lea e ogatasi ma le faʻaogaina o le faʻaogaina o fanua. E le gata i lea, o le fa'aalia o le fa'aogaina o le fa'aogaina o le fa'aogaina e mafai ona fa'alautele atu i isi u'amea u'amea suiga, e tu'uina atu ai se ta'iala autu mo le fa'atuina o faiga e teu ai le malosi.

Faʻamaumauga o suʻesuʻega

(1) Sa su'esu'eina se Fe masani e ala i le fa'aogaina o le fa'aogaina o le masini mata'ituina i totonu3O4/ Evolution o le fausaga fa'aeletoroni i totonu o le maa Li;

(2) faʻaalia o le Fe3O4In le / Li system, o le maualuga o le tau o le faʻapogai autu o le gafatia faaopoopo;

(3) E mafai ona faʻalauteleina le faʻaogaina o le masini faʻaogaina o nanoparticles uʻamea i le tele o mea faʻapipiʻi uʻamea.

Tusitusi ma tusitusiga taiala

1. Fa'ailoga fa'avae ma mea tau eletise

Monodisperse hollow Fe na faʻapipiʻiina e auala masani o le hydrothermal3O4Nanospheres, ona faia lea i le 100 mAg−1Charge ma le faʻasaʻoina i le taimi nei (Ata 1a), o le gafatia muamua o le lafoaia o le 1718 mAh g−1, 1370 mAhg i le taimi lona lua ma le tolu, faasologa. 1Ma 1,364 mAhg−1, E sili atu i le 926 mAhg−1O le aʻoaʻoga o faʻamoemoega. O ata BF-STEM o le oloa faʻamalo atoatoa (Ata 1b-c) o loʻo faʻaalia ai ina ua maeʻa le faʻaitiitia o le lithium, Fe3O4The nanospheres na liua i ni mea laiti Fe nanoparticles e tusa ma le 1 - 3 nm, faʻasalalau i le ogatotonu o le Li2O.

Ina ia faʻaalia le suiga o le magnetism i le taimi o le taamilosaga eletise, na maua ai se faʻaogaina o le magnetization i le maeʻa ai o le tuʻuina atu i le 0.01 V (Ata 1d), faʻaalia ai le amio superparamagnetic ona o le faʻavaeina o nanoparticles.

Ata 1 (a) i le 100 mAg−1Fe o le uila vilivae i le mamafa o iai nei3O4/ O lo'o i ai pea le tau o le maa Li; (b) lithium atoatoa Fe3O4O le ata BF-STEM o le eletise; (c) o le i ai o le Li i le tuufaatasiga2Mata'aiga maualuga ata BF-STEM o O ma Fe; (d) Fe3O4O pi'o hysteresis o le eletise i luma (uliuli) ma mulimuli ane (lanumoana), ma le Langevin fa'apipi'i pupuni o le pito mulimuli (lanu viole).

2. Le su'esu'eina o le fausaga ma le fa'amageta

Ina ia mafai ona tuʻufaʻatasia le eletise ma Fe3O4Of suiga faʻavae ma maneta e fesoʻotaʻi ma le Fe3O4O Electrodes na faʻaogaina i le in situ X-ray diffraction (XRD) ma in situ mataʻituina. Fe i se faʻasologa o faʻasologa o le XRD i le taimi o le tuʻuina atu muamua mai le eletise tatala-circuit (OCV) i le 1.2V3O4E leʻi suia tele le maualuga o le faʻalavelave i le malosi poʻo le tulaga (Ata 2a), e faʻaalia ai o le Fe3O4Only na oʻo i le Li intercalation process. Pe a molia i le 3V, o le Fe3O4The anti-spinel structure o loʻo tumau pea, o loʻo fautua mai ai o le faʻagasologa o lenei faʻamalama eletise e matua mafai ona faʻaaogaina. O isi mata'i fa'amaneta i totonu fa'atasi ma su'ega fa'aola fa'asolo na faia e su'esu'e ai pe fa'afefea ona fa'asolo le fa'amaneta i le taimi moni (Ata 2b).

Ata 2 Fa'ailoga o le in-situ XRD ma le mata'ituina o le mageta.(A) in situ XRD; (b) Fe3O4Electrochemical charge-discharge curve i lalo ole 3 T fa'aogaina le maneta ma fa'atatau i le tali fa'amaneta toe fa'afo'i.

Ina ia maua se malamalamaga sili atu i lenei faagasologa o le liuaina i tulaga o suiga magnetization, o le tali mageta e aoina i le taimi moni ma le suiga vaega tutusa e o faatasi electrochemically uunaia tali (Ata 3). E matua manino lava o le taimi muamua o le faʻamalolo, o le Fe3O4O le tali magnetization o electrodes e ese mai isi taamilosaga ona o Fe i le taimi muamua lithalization3O4Ona o le suiga vaega le mafai ona tupu. Ina ua pa'ū le gafatia i le 0.78V, o le Fe3O4The antispinel phase na liua e aofia ai Li2O le vasega FeO halite fausaga o O, Fe3O4E le mafai ona toe faʻaleleia le vaega pe a uma ona molia. E tutusa, o le maneta e pa'u vave i le 0.482 μb Fe-1. A o faagasolo le lithialization, e leai se vaega fou na fausia, ma o le malosi o le (200) ma le (220) vasega FeO diffraction tumutumu na amata ona vaivai. tutusa Fe3O4E leai se taua XRD tumutumu taofi pe a uma le electrode liialized (Ata 3a). Manatua pe a faʻateʻa le Fe3O4 electrode mai le 0.78V i le 0.45V, o le magnetization (mai le 0.482 μb Fe-1Faʻateleina i le 1.266 μbFe-1), O lenei mea na mafua mai i le liliu mai FeO i Fe. Ona, i le faaiuga o le lafoaia, o le magnetization na faaitiitia lemu i le 1.132 μ B Fe-1. O lenei su'esu'ega o lo'o fa'ailoa mai ai o le Fe0Nanoparticles ua fa'aitiitia atoatoa e mafai ona auai i le fa'aputuga o le lithium, ma fa'aitiitia ai le magnetization o electrodes.

Ata 3 Fa'amatalaga i le tulaga o le suiga o vaega ma le tali fa'amaneta. (b) Fe3O4In situ le fuaina o le malosi fa'amaneta o ta'amilosaga fa'aeletise o sela Li i se maneta fa'aogaina e 3 T.

3. Fe0/Li2Surface capacitance o le faiga O

Fe3O4O suiga maneta o le eletise e tupu i le maualalo o voltage, lea e foliga mai e maua ai se malosi faʻaeletise faʻaopoopo, e faʻaalia ai le i ai o mea e leʻi maua i totonu o le sela. Ina ia suʻesuʻeina le masini e teu ai lithium, na suʻesuʻeina Fe e ala i le XPS, STEM ma le faʻaogaina o le spectrum3O4Electrodes o le magnetization peaks i le 0.01V, 0.45V ma le 1.4V e fuafua ai le puna o le suiga mageta. O faʻaiʻuga o loʻo faʻaalia ai o le taimi mageta o se mea taua e aʻafia ai le suiga o le mageta, ona o le fuaina o Fe0 / Li2The Ms o le O system e le afaina i le anisotropy mageta ma le fesoʻotaʻiga vavalalata.

Ina ia malamalama atili i le Fe3O4The kinetic properties of electrodes i low voltage, cyclic voltammetry i fua fa'ata'ita'i eseese. E pei ona fa'aalia i le Ata 4a, o lo'o fa'aalia le fa'asolo o le voltammogram fa'ata'amilosaga fa'atafafa i totonu ole va o le 0.01V ma le 1V (Ata 4a). Ata 4b o loʻo faʻaalia ai o le Fe3O4A capacitive tali na tupu i luga o le eletise. Faʻatasi ai ma le tali faʻamaneta sili ona toe faʻafoʻisia o le faʻatonuga o loʻo i ai nei ma le faʻaaogaina o le faʻagasologa (Ata 4c), o le magnetization o le electrode na faʻaitiitia mai le 1V i le 0.01V i le taimi o le faʻaaogaina o le gaioiga, ma toe faʻateleina i le taimi o le faʻatonuga, e faʻaalia ai o le Fe0Of le capacitor-pei. tali i luga e matua mafai ona toe fa'afo'i.

Ata 4 mea fa'aeletise ma fa'ailoga fa'amaneta i le 0.011 V.(A) O le ta'amilosaga voltammetric curve.(B) e fa'amauina le tau e fa'aaoga ai le fa'amaopoopo i le va o le maualuga o le taimi nei ma le fua fa'atatau; (c) le suiga e mafai ona fesuia'i o le fa'amaneta e fa'atatau i le pi'o fa'a-fa'ave'esea i lalo o le 5 T fa'aoga maneta.

Fe3O4 o loʻo taʻua i luga O le eletise, fausaga ma foliga maneta o le eletise o loʻo faʻaalia ai o le malosi faaopoopo o le maa o loʻo fuafuaina e le Fe0O le faʻaogaina o luga ole vili-polarized o le nanoparticles e mafua mai i suiga maneta o loʻo o faatasi. O le vili-polarized capacitance o le taunuuga o le milo-polarized tau faaputuputu i luga o le atinaʻe ma e mafai ona faʻaalia se tali faʻamaneta i le taimi o le faʻasalaga ma le faʻamalo. lapopo'a fa'atatau i luga-i-volume ma iloa ai le maualuga maualuga o setete i le tulaga Fermi ona o le tele o fa'aoloolo d. E tusa ai ma le faʻataʻitaʻiga a Maier o le teuina o tau faʻafanua, o loʻo fautua mai le au tusitala e mafai ona teuina le tele o eletise i totonu o fusi vili vaevae o metallic Fe nanoparticles, lea e mafai ona maua i Fe / Li3Creating spin-polarized surface capacitors i le O nanocomposites ( Ata 4).

kalafi 5Fe/Li2A Fa'ata'ita'iga fa'atusa o le malosi i luga o le eletise vili-polarized i le O-interface.(A) o le ata faʻataʻitaʻiga o le maualuga o le setete o le vili polarization o le pito i luga o vaega uʻamea ferromagnetic (aʻo leʻi alu ma ina ua maeʻa), faʻafeagai ma o le tele o vili polarization o le uamea; (b) le fa'atūina o le fa'atūlaga avanoa i le fa'ata'ita'iga capacitor i luga o le lithium ua ova.

Aotelega ma Outlook

TM / Li na suʻesuʻeina e ala i le mataʻituina o le mageta i totonu2O le faʻaleleia o le fausaga faʻaeletonika i totonu o le O nanocomposite e faʻaalia ai le faʻapogai o le faʻaogaina o mea e teu ai mo lenei maa lithium-ion. O fa'ai'uga e fa'aalia ai, i le Fe3O4/Li fa'ata'ita'iga cell system, fa'aiti'itia fa'aitiina Fe nanoparticles e mafai ona teuina le tele o eletise-polarized eletonika, e mafua mai i le tele o le gafatia o le sela ma le tele o suiga o le maneta interfacial. O faʻataʻitaʻiga na faʻamaonia atili ai CoO, NiO, ma FeF2Ma Fe2O le i ai o sea capacitance i N electrode material e faʻaalia ai le i ai o le vili-polarized surface capacitance o nanoparticles uʻamea i maa lithium ion ma faʻavaeina le faʻavae mo le faʻaogaina o lenei faʻaogaina o le faʻaogaina o le masini i isi suiga. u'amea fa'avae fa'aeletise mea.

So'oga tusitusiga

Fa'aopoopo mea e teu ai i maa lithium-ion u'amea u'amea fesuia'i fa'aalia e in situ magnetometry (Nature Materials, 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)

Le a'afiaga o le lithium electrode wafer design formula ma electrode wafer faaletonu i le faatinoga

1. Fa'avae ata ata tifaga tusiga

O le eletise eletise lithium o se faʻapipiʻi e aofia ai vaega, faʻaoga tutusa i le vai uʻamea. Lithium ion battery electrode coating e mafai ona manatu o se mea tuʻufaʻatasia, e masani ona aofia ai vaega e tolu:

(1) Vaega o mea ga'oi;

(2) le vaega fa'avae o le so'o fa'aulu ma le so'o (vaega fa'apipi'i kaponi);

(3) Pore, faatumu i le electrolyte.

O le sootaga o le voluma o vaega taitasi o loʻo faʻaalia e pei o:

Porosity + vaega mea ola mea ola + vaega fa'apipi'i kaponi vaega vaega voluma =1

O le mamanu o le lithium battery electrode design e taua tele, ma o le taimi nei o le malamalama masani o le lithium battery electrode design ua faʻaalia puupuu.

(1) Theoretical capacity of the electrode material O le gafatia o le electrode material, o lona uiga, o le gafatia e tuʻuina atu uma i ion lithium i mea o loʻo aʻafia i le faʻaogaina o le eletise, o lona tau e fuafua i le faʻatusatusaga o loʻo i lalo:

Mo se faʻataʻitaʻiga, o le LiFePO4The molar mass o le 157.756 g / mol, ma o lona gafatia faʻapitoa o le:

O lenei tau fa'atatau ua na'o le agava'a kalama fa'ata'ita'i. Ina ia faʻamautinoa le toe faʻafoʻiina o le meafaitino, o le lithium ion removal coefficient e itiiti ifo i le 1, ma o le kalama moni o le mea e:

Malosiaga kalama o meafaitino = gafatia fa'ata'ita'i o le fa'a'ese'esega o le ion lithium

(2) E mafai ona fuafuaina le malosi o le mamanu o le maa ma sili ona tasi itu le malosi o le mamanu o le ma'a e mafai ona fuafuaina i le fua lea: le malosi o le mamanu o le maa = faʻapipiʻiina le maualuga o le mea e faʻaogaina ai mea faʻaogaina mea faʻaoga kalama le gafatia o pou laupepa vaega e ufiufi ai.

Faatasi ai ma i latou, o le maualuga o le pito i luga o le faʻapipiʻiina o se faʻataʻitaʻiga mamanu autu. Pe a le suia le density compaction, o le faateleina o le density i luga o le ufiufi o lona uiga o le maualuga o le mafiafia o le pou, o le mamao o le eletise eletise e faateleina, ma le faateleina o le tetee eletise, ae o le maualuga o le tikeri e faatapulaaina. I le pepa eletise mafiafia, o le faateleina o le femalagaiga impedance o lithium ion i le electrolyte o le mafuaaga autu e aafia ai le fua faatatau uiga. Mafaufau i le porosity ma pore twists, o le mamao o femalagaiga o ion i totonu o le pore e tele taimi e sili atu nai lo le mafiafia o le laupepa pou.

(3) O le fua faatatau o le le lelei-lelei le fua faatatau o le malosi N / P le lelei le gafatia i le gafatia lelei ua faauigaina e faapea:

N / P e tatau ona sili atu nai lo le 1.0, e masani lava 1.04 ~ 1.20, lea e masani lava i le mamanu saogalemu, e puipuia ai le itu le lelei lithium ion mai timuga e aunoa ma le taliaina puna, mamanu e mafaufau i le faagasologa gafatia, e pei o le vavae ese. Ae peita'i, a tele tele le N/P, o le a leiloa le malosi o le ma'a, ma mafua ai ona maualalo le malosi o le maa ma maualalo le malosi o le maa.

Mo le lithium titanate anode, o le lelei eletise sili atu mamanu ua faʻaaogaina, ma o le malosi o le maa e fuafua i le gafatia o le lithium titanate anode. O le lelei sili atu mamanu e faʻaleleia e faʻaleleia ai le maualuga o le vevela o le maʻa: o le maualuga o le kesi vevela e masani lava ona sau mai le eletise leaga. I le mamanu sili atu lelei, o le tulaga le lelei e maualalo, ma e sili atu ona faigofie ona fausia SEI ata i luga o le lithium titanate.

(4) Compaction density ma porosity of the coating I le faagasologa o le gaosiga, o le faʻapipiʻiina o le faʻapipiʻiina o le faʻapipiʻiina o le paʻu eletise e faʻatatau i le fua faʻatatau. Mafaufau pe a taʻavale le laupepa pou, e faʻalautele le pepa uʻamea, o le maualuga o le maualuga o le ufiufi pe a uma le taʻavale e faʻatatau i le fua faʻatatau.

E pei ona taʻua muamua, o le ufiufi e aofia ai vaega mea ola, vaega faʻapipiʻi carbon ma pore, ma o le porosity e mafai ona fuafuaina e le faʻatusatusaga o loʻo i lalo.

Faatasi ai ma i latou, o le averesi density o le ufiufi o le: lithium maa electrode o se ituaiga o vaega o le paʻu paʻu o le ufiufi, ona o le paʻu paʻu paluga luga talatala, foliga le lelei, pe a faaputuputu, vaega ninii i le va o vaega ma ni vaega, ma o nisi vaega o ia lava e i ai ta'e ma pores, o le mea lea e aofia ai le paʻu paʻu e aofia ai le paʻu paʻu, o pores i le va o paʻu paʻu ma vaega, o le mea lea, o le ituaiga tutusa o le electrode coating density ma le porosity representation. O le mamafa o vaega o le pauta e faasino i le mamafa o le pauta i le iunite voluma. E tusa ai ma le voluma o le paʻu, e vaevaeina i ni ituaiga se tolu: moni density, particle density ma accumulation density. O densities eseese ua fa'amatalaina e faapea:

1. O le mamafa moni e faasino i le mamafa e maua e ala i le vaevaeina o le paʻu paʻu i le voluma (volume moni) e le aofia ai va i totonu ma fafo o vaega. O lona uiga, o le mamafa o le mataupu lava ia na maua pe a uma ona le aofia ai le tele o avanoa uma.
2. O le mamafa o le paʻu e faʻatatau i le mamafa o vaega e maua e ala i le vaevaeina o le paʻu paʻu e vaevaeina i le voluma e aofia ai le pu matala ma le pu tapuni. O lona uiga, o le va i le va o vaega, ae le o pores lelei i totonu o vaega, o le mamafa o vaega latou.
3. Fa'aputuina density, o lona uiga, coating density, e faasino i le mamafa e maua mai le mamafa o le paʻu ua vaevaeina i le voluma o le ufiufi faia e le paʻu. O le voluma o loʻo faʻaaogaina e aofia ai pores o vaega ia lava ma gaogao i le va o vaega.

Mo le pauta lava lea e tasi, moni density> particle density> packing density. O le porosity o le paʻu o le fua faatatau lea o pores i totonu o le paʻu paʻu paʻu, o lona uiga, o le fua faatatau o le voluma o le gaogao i le va o paʻu paʻu ma pores o vaega i le aofaʻi atoa o le ufiufi, lea e masani ona faʻaalia. ose pasene. O le porosity o le paʻu o se meatotino atoatoa e fesoʻotaʻi ma vaega morphology, tulaga i luga, lapopoa ma le tufatufaina tele. O lona porosity e a'afia tonu ai le infiltration o le eletise ma le lithium ion transmission. I se tulaga lautele, o le tele o le porosity, o le faigofie o le infiltration electrolyte, ma le saoasaoa o le lithium ion transmission. O le mea lea, i le mamanu o le maa lithium, o nisi taimi e fuafua ai le porosity, e masani ona faʻaaogaina auala faʻamalosi o le mercury, auala faʻafefeteina o kesi, ma isi. O le porosity e mafai foi ona i ai ni aafiaga eseese pe a faʻaaogaina densities eseese mo faʻatusatusaga. Pe a fuaina le mamafa o le porosity o le mea ola, o le conductive agent ma le fusifusia e fuafua i le mamafa moni, o le porosity fuafuaina e aofia ai le va i le va o vaega ma le va i totonu o vaega. Pe a fuaina le porosity o le mea ola, conductive agent ma le fusifusia e ala i le mamafa o vaega, o le porosity fuafuaina e aofia ai le va i le va o vaega, ae le o le va i totonu o vaega. O le mea lea, o le tele o le pore o le lithium battery electrode sheet e tele foi, e masani lava o le va i le va o vaega o loʻo i le micron scale size, ae o le va i totonu o vaega o loʻo i le nanometer i le sub-submicron scale. I porous electrodes, o le sootaga o felauaiga meatotino e pei o le diffusivity lelei ma conductivity e mafai ona faʻaalia i le faʻatusatusaga nei:

O le D0 o lo'o fa'atusalia ai le fua fa'asalalauina (fa'agaoioiga) o mea lava ia, o le ε o le vaeluaga o le voluma o le vaega fa'atatau, ma le τ o le curvature ta'amilosaga o le vaega tutusa. I le faʻataʻitaʻiga homogeneous macroscopic, o le Bruggeman sootaga e masani ona faʻaaogaina, ave le coefficient ɑ = 1.5 e faʻatusatusa ai le aoga lelei o electrodes porous.

O le eletise e faʻatumuina i totonu o pores o porous electrodes, lea e faʻatautaia ai le lithium ion e ala i le electrolyte, ma o le faʻaogaina o uiga o le lithium e fesoʻotaʻi vavalalata ma le porosity. O le tele o le porosity, o le maualuga o le vaega vaega o le electrolyte vaega, ma sili atu le lelei conductivity o lithium ion. I le pepa eletise lelei, e faʻasalalau atu eletise e ala i le vaega faʻapipiʻi carbon, o le vaega o le voluma o le vaega faʻapipiʻi carbon ma le taʻavale o le vaega faʻapipiʻi carbon e fuafua saʻo ai le amio lelei o electrons.

O le porosity ma le voluma vaega o le vaega fa'apipi'i carbon e fete'ena'i, ma o le porosity tele e mautinoa e taitai atu ai i le vaega vaega voluma o le vaega fa'apipi'i carbon, o le mea lea, o le fa'aogaina lelei o meatotino o lithium iions ma electrons e fete'ena'i fo'i, e pei ona fa'aalia i le Ata 2 . A o faʻaitiitia le porosity, o le lithium ion e faʻaitiitia le lelei o le amio aʻo faʻateleina le eletise lelei. O le auala e faapaleni ai le lua e taua foi i le mamanu eletise.

Ata 2 Ata fa'ata'ita'i o le porosity ma le lithium ion ma le eletise eletise

2. Ituaiga ma iloa o pole faaletonu

 

I le taimi nei, i le faagasologa o le sauniaina o pou maa, o loʻo faʻaaogaina le tele ma sili atu o tekinolosi faʻaogaina i luga ole laiga, ina ia faʻamaonia lelei le gaosiga o mea leaga o oloa, faʻaumatia oloa faʻaletonu, ma faʻamatalaga vave ile laina gaosiga, fetuunaiga otometi poʻo tusi lesona ile gaosiga. faiga, e fa'aitiitia ai le fa'aletonu.

O tekinolosi faʻaogaina i luga ole laiga e masani ona faʻaaogaina i le gaosiga o laupepa pou e aofia ai le suʻesuʻeina o uiga, o le tulaga lelei o le pole, le iloa o fua ma isi mea faapena, Mo se faʻataʻitaʻiga: (1) o loʻo faʻapipiʻi saʻo le mita viscosity i luga ole laiga i totonu o le pusa teu oloa e iloa ai le rheological. uiga o le slurry i le taimi moni, Tofotofo le mautu o le slurry; (2) Faʻaaogaina o le X-ray poʻo le β-ray i le faʻagasologa o le faʻapipiʻiina, O lona maualuga maualuga saʻo, Ae faʻasalalau tele, tau maualuga o meafaigaluega ma faʻalavelave faʻaleleia; (3) Laser luga ole laiga tekinolosi fuaina mafiafia o loʻo faʻaaogaina e fua ai le mafiafia o le laupepa pou, O le fua saʻo e mafai ona oʻo atu i le ± 1. 0 μm, E mafai foi ona faʻaalia le suiga suiga o le fuaina o le mafiafia ma le mafiafia i le taimi moni, Faʻafaigofie le suʻeina o faʻamatalaga ma au'ili'iliga; (4) Tekinolosi vaaiga a CCD, O lona uiga, o le laina laina CCD e faʻaaogaina e suʻesuʻe ai le mea e fuaina, Faʻataʻitaʻiga o ata moni ma auiliiliga o vaega faʻaletonu, Malamalama i le le faʻaleagaina i luga o le initaneti o le faʻaogaina o le pole laupepa.

I le avea ai o se meafaigaluega mo le pulea lelei, e manaʻomia foi tekinolosi suʻega i luga ole laiga e malamalama ai i le faʻamaopoopoina i le va o faʻaletonu ma le faʻatinoga o le maa, ina ia iloa ai tulaga agavaa / le faʻamaonia mo oloa semi-maea.

I le vaega mulimuli, o le auala fou o le faʻaogaina o mea faʻaletonu i luga o le tekonolosi o le lithium-ion battery, infrared thermal imaging technology ma le sootaga i le va o nei faaletonu eseese ma le faʻaogaina o le eletise o loʻo faʻaalia puupuu.consult D. Mohanty O se suʻesuʻega maeʻaeʻa e Mohanty et al.

(1) Fa'aletonu masani i luga o le laupepa pou

O le ata 3 o loʻo faʻaalia ai faʻaletonu masani i luga ole laiga o le lithium ion battery electrode, faʻatasi ai ma le ata faʻapipiʻi i le agavale ma le ata na puʻeina e le ata vevela ile taumatau.

Ata 3 Fa'aletonu masani i luga o le laupepa pou: (a, b) teutusi pupuni / fa'aputu; (c, d) pa'u mea / pu; (e, f) mea uamea mai fafo; (g, h) fa'alavalava le tutusa

 

(A, b) fa'atupu fa'aputuga / fa'aputuga, o ia fa'aletonu e mafai ona tupu pe a fa'afefeteina le slurry po'o le saoasaoa o le ufiufi e le mautu. O le tu'ufa'atasiga o mea fa'apipi'i ma carbon black conductive agents e ta'ita'i atu ai i le maualalo o mea o lo'o galue malosi ma mama mama o papa polar.

 

(c, d) pa'u / pine, o nei vaega fa'aletonu e le o ufiufi ma e masani lava ona maua mai i pulu i totonu o le slurry. Latou te faʻaitiitia le aofaʻi o mea faʻamalosi ma faʻaalia le aoina i le electrolyte, ma faʻaitiitia ai le malosi eletise.

 

(E, f) u'amea tino mai fafo, slurry po'o u'amea tino mai fafo fa'aofiina i masini ma le siosiomaga, ma u'amea tino mai fafo e mafai ona afaina tele i maa lithium. O vaega u'amea tetele e fa'aleagaina sa'o ai le diaphragm, e mafua ai se va'aiga pu'upu'u i le va o electrodes lelei ma le leaga, o se va'aiga pu'upu'u fa'aletino. E le gata i lea, pe a faʻafefiloi le tino mai fafo uʻamea i totonu o le eletise lelei, o le a faʻateleina le gafatia lelei pe a uma ona molia, o le uʻamea fofo, sosolo i le electrolyte, ona faʻafefe ai lea i luga o le mea le lelei, ma mulimuli ane tuʻi le diaphragm, faia ai se vaʻa puʻupuʻu, lea ose fa'ama'i fa'ama'apeina pupuu. O tino mai fafo uʻamea sili ona taatele i totonu o le fale gaosi oloa o Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, ma isi.

 

(g, h) faʻapipiʻi le tutusa, e pei o le faʻafefiloi o le slurry e le lava, o le faʻamaʻi o le paʻu e faigofie ona faʻaalia ni taʻavale pe a tele le vaega, e mafua ai le le tutusa o le ufiufi, lea o le a aʻafia ai le tumau o le malosi o le maa, ma e oʻo lava ina foliga atoatoa. leai se faʻailoga faʻapipiʻi, e iai se aʻafiaga i le gafatia ma le saogalemu.

(2) Fa'atekonolosi su'esu'eina fa'aletonu i luga o pou po'o (IR) e fa'aogaina ai le fa'aogaina o ni fa'aletonu laiti i luga o eletise mamago e mafai ona fa'aleagaina ai le fa'atinoga o ma'a lithium-ion. I le taimi o le suʻesuʻeina i luga ole laiga, pe afai e iloa le faaletonu o le electrode poʻo le mea filogia, faʻailoga i luga o le laupepa pou, faʻaumatia i le faagasologa mulimuli ane, ma faʻaalia i le laina gaosiga, ma fetuunai le faagasologa i le taimi e faʻaumatia ai le faaletonu. Infrared ave o se ituaiga o galu electromagnetic e tutusa lona natura ma galu leitio ma le malamalama vaaia. O se masini faaeletonika faʻapitoa e faʻaaogaina e faʻaliliu ai le tufatufaina o le vevela o luga o se mea i se ata vaaia o le mata o le tagata, ma faʻaalia le tufatufaina o le vevela o luga o se mea i lanu eseese e taʻua o le infrared thermal imaging technology. O lenei masini faaeletonika e taʻua o le infrared thermal imager. O mea uma i luga a'e o le zero atoatoa (-273 ℃) e fa'aosoina fa'avevela infrared.
E pei ona faʻaalia i le Ata 4, o le infrared thermal approximator (IR Camera) e faʻaaogaina le infrared detector ma le faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga e talia ai le faʻaogaina o le malosi o le eletise o le mea e fuaina ma atagia i luga o le elemene photosensitive o le infrared detector e maua ai le ata vevela infrared, lea e fetaui ma le fanua tufatufaina vevela i luga o le mea. A iai se fa'aletonu i luga o se mea, e sui le vevela i le vaega. O le mea lea, o lenei tekinolosi e mafai foi ona faʻaogaina e iloa ai mea faʻaletonu i luga o le mea, aemaise lava e talafeagai mo nisi faʻaletonu e le mafai ona faʻamaonia e ala i le suʻesuʻeina o mata. Pe a iloa le faʻamago electrode o le lithium ion maa i luga o le initaneti, o le electrode electrode e muamua faʻavevelaina e le moli, suiga o le vevela o luga, ona iloa ai lea o le vevela i luga o se ata vevela. O le ata o le tufatufaina o le vevela o loʻo vaʻaia, ma o le ata o loʻo faʻagasolo ma suʻesuʻeina i le taimi moni e iloa ai faʻaletonu i luga ma faʻailoga i latou i le taimi.D. Mohanty O le suʻesuʻega na faʻapipiʻi ai se ata faʻamalama i le pusa o le ogaumu faʻamago e iloa ai le ata o le tufatufaina o le vevela o le laupepa eletise.

Ata 5 (a) o se faafanua tufatufaina o le vevela o le pito i luga o le ufiufi o le NMC pole laupepa lelei na iloa e le ata vevela, o loʻo i ai se laʻititi laʻititi e le mafai ona iloa e le mata le lava. O le fua o le vevela e fetaui ma le vaega o le auala o loʻo faʻaalia i totonu o totonu, faʻatasi ai ma le maualuga o le vevela i le tulaga faaletonu. I le Ata 5 (b), ua fa'atupula'ia le vevela i totonu o le pusa fa'atatau, e fetaui ma le faaletonu o le pito i luga o le pou. ATA. 6 o se ata o le tufatufaina atu o le vevela i luga o le laupepa eletise le lelei o loʻo faʻaalia ai le i ai o faaletonu, lea o le maualuga o le maualuga o le vevela e fetaui ma le paʻu poʻo le aofaʻi, ma le vaega o le vevela e faʻaitiitia e fetaui ma le pine poʻo le pa'ū.

Ata 5 Tufatufaina o le vevela o le i luga o le laupepa eletise lelei

Ata 6 Tufatufaina o le vevela o luga ole eletise leaga

 

E mafai ona vaʻaia o le suʻesuʻeina o ata vevela o le tufatufaina atu o le vevela o se auala lelei o le faʻaogaina o le faʻaletonu o le laupepa pou, lea e mafai ona faʻaaogaina mo le lelei o le puleaina o le gaosiga o laupepa pou.3. A'afiaga o fa'aletonu i luga ole poupou ile fa'atinoga ole maa

 

(1) A'afiaga i le fa'ateleina o le maa ma le lelei o le Coulomb

O le ata 7 o lo'o fa'aalia ai le fa'aosoina o le fa'aputuga ma le pine i luga o le malosi fa'atele maa ma le lelei o le coulen. O le tuufaatasiga e mafai moni lava ona faaleleia le malosi o le maa, ae faaitiitia le lelei o le coulen. O le pine e faʻaitiitia ai le malosi o le maa ma le Kulun lelei, ma o le Kulun e faʻaititia tele i le maualuga.

Ata 7 cathode aggregate ma pinhole aafiaga i luga o le malosi maa ma le lelei o le fuainumera 8 o le ufiufi le tutusa, ma uamea tino mai fafo Co ma Al i luga o le gafatia maa ma le aafiaga o le lelei curve, le tutusa le ufiufi faaitiitia le iunite maa malosi tele 10% - 20%, ae o le malosi atoa o le maa na faʻaitiitia i le 60%, o loʻo faʻaalia ai le faʻaitiitia o le mamafa o le ola i le polar piece. Metal Co tino mai fafo faʻaitiitia le gafatia ma le Coulomb lelei, e oʻo lava i le 2C ma le 5C maualuga maualuga, leai se gafatia, atonu e mafua mai i le faʻavaeina o le uamea Co i le tali eletise eletise o le lithium ma le lithium o loʻo faʻapipiʻiina, pe atonu foi o vaega uʻamea. poloka le pore diaphragm na mafua ai le micro short circuit.

Ata 8 A'afiaga ole fa'aeletise lelei le fa'apipi'iina ma le u'amea mea mai fafo Co ma le Al ile malosi fa'atele maa ma le fa'aogaina lelei ole coulen.

Aotelega o faaletonu o laupepa cathode: O 'ai o lo'o i totonu o le laupepa o le cathode e fa'aitiitia ai le lelei o le Coulomb o le maa. O le pine o le paʻu lelei e faʻaitiitia ai le lelei o le Coulomb, e mafua ai le le lelei o le faʻateleina o faʻatinoga, aemaise i le maualuga o le taimi nei. O le faʻapipiʻi eseese na faʻaalia ai le le lelei o le faʻalauteleina. E mafai ona fa'atupu ni ta'amilosaga pu'upu'u laiti, ma e ono fa'aitiitia tele ai le malosi o le ma'a.
O le Ata 9 o lo'o fa'aalia ai le a'afiaga o le fa'a'a'amea le leakage i luga o le malosi fa'atele ma le Kulun lelei o le maa. Pe a tupu le leakage i le electrode le lelei, o le gafatia o le maa e matua faaitiitia, ae o le kalama e le o manino, ma o le aafiaga i le lelei Kulun e le taua.

 

Ata 9 Fa'aa'afiaga ole ta'amilosaga fa'aeletise fa'aeletise le lelei ile malosi ole fa'atele o ma'a ma le fa'aogaina ole Kulun (2) A'afiaga ile fa'asologa ole ta'amilosaga fa'atele maa O le Ata 10 o le fa'ai'uga lea o le fa'aletonu o le fa'aeletise ile ta'amilosaga fa'atele maa. O fa'ai'uga fa'aaafiaga e aotele fa'apea:
Egregation: i le 2C, o le malosi o le tausiga o le 200 taamilosaga e 70% ma le faaletonu o le maa o le 12%, ae i le 5C taamilosaga, o le gafatia o le tausiga o le 200 taamilosaga e 50% ma le faaletonu o le maa o le 14%.
Needlehole: o le malosi attenuation e manino lava, ae leai se faʻalavelave faʻalavelave faʻafuaseʻi e vave, ma o le gafatia o le tausiga o le 200 taamilosaga 2C ma le 5C o le 47% ma le 40%, i le faasologa.
Uamea tino mai fafo: o le malosi o u'amea Co tino mai fafo e toetoe lava 0 ina ua mavae ni ta'amilosaga, ma le 5C ta'amilosaga malosi o le u'amea fafo Al foil fa'aitiitia tele.
Leak strip: Mo le vaega lava lea e tafe, o le malosi o le maa o le tele o taʻaloga laiti e faʻaitiitia vave nai lo le lapoʻa lapoʻa (47% mo le 200 taamilosaga i le 5C) (7% mo le 200 taamilosaga i le 5C). O lo'o fa'ailoa mai ai o le tele o le numera o ta'aloga, o le tele fo'i lea o le a'afiaga o le ta'amilosaga o le maa.

Ata 10 A'afiaga o fa'aletonu i luga ole laupepa ole eletise ile taamilosaga ole cell rate

 

Ref.: [1] Su'esu'ega e le fa'aleagaina o masini eletise lua lithium ua fa'apipi'iina slot-die-coated e ala ile fa'alava leisa ma metotia fa'amama IR [J].ANALYTICALMETHODS.2014, 6(3): 674-683.[2]Aafiaga o faaletonu o le gaosiga o le eletise i le faatinoga o le eletise o maa lithium-ion: Malamalama i puna o le faaletonu o le maa [J]. Journal of Power Sources.2016, 312: 70-79.