O le a oʻo mai le taumalulu, vaʻavaʻai i le tulaga maualalo o le suʻesuʻeina o le vevela o maʻa lithium-ion

O le faʻatinoga o maʻa lithium-ion e matua aʻafia lava i latou uiga kinetic. Ona o le Li + e manaʻomia ona faʻaumatia muamua pe a faʻapipiʻi i totonu o le mea kalafi, e manaʻomia le faʻaaogaina o se aofaiga o le malosi ma faʻalavelaveina le faʻasalalauina o Li + i totonu o le kalafi. I se isi itu, pe a tuʻuina atu Li + mai le mea graphite i totonu o le fofo, o le a tupu muamua le faʻagasologa o le fofo, ma o le faagasologa o le fofo e le manaʻomia ai le faʻaaogaina o le malosi. Li + e mafai ona vave aveese le graphite, lea e oʻo atu ai i se faʻatauga sili atu ona leaga le taliaina o mea graphite. I le taliaina o le lafoaia .

I le maualalo o le vevela, o uiga kinetic o le eletise graphite le lelei ua faʻaleleia ma sili atu ona leaga. O le mea lea, o le electrochemical polarization o le electrode leaga ua matua faʻamalosia i le taimi o le faʻatonuina o le faagasologa, lea e mafai ona faigofie ona taʻitaʻia ai le timu o le lithium metallic i luga o le pito i luga ole eletise leaga. O suʻesuʻega a Christian von Lüders o le Iunivesite Faʻatekonolosi a Munich, Siamani, na faʻaalia ai i le -2 ° C, o le tau o le tau e sili atu i le C / 2, ma o le aofaʻi o le uʻamea lithium ua matua faʻateleina. Mo se faʻataʻitaʻiga, i le fua faatatau C / 2, o le aofaʻi o le faʻapipiʻiina o le lithium i luga o le faʻafeagai eletise eletise e tusa ma le tau atoa. 5.5% o le gafatia ae o le a oʻo atu i le 9% i lalo ole 1C faʻalauteleina. O le lithium metallic fa'afefeteina e mafai ona tupu atili ma iu ai ina avea ma lithium dendrites, tu'ia i le diaphragm ma mafua ai le pu'upu'u o le lelei ma le leaga eletise. O le mea lea, e tatau ona aloese mai le molia o le lithium-ion batini i le maualalo o le vevela i le tele e mafai ai. Afai e tatau ona faʻanofoina le maa i le maualalo o le vevela, e taua le filifilia o se laʻititi laʻititi e faʻaalu ai le maa lithium-ion i le tele e mafai ai ma teu atoa le maa lithium-ion pe a uma ona faʻamaonia e faʻamautinoa O le lithium metallic e faʻafefe mai le eletise leaga. e mafai ona tali atu i le graphite ma toe faʻapipiʻi i le eletise graphite leaga.

Veronika Zinth ma isi o le Iunivesite Faʻatekonolosi a Munich faʻaaogaina neutron diffraction ma isi metotia e suʻesuʻe ai le amio a le lithium evolution o maʻa lithium-ion i le maualalo o le vevela o le -20 ° C. Neutron diffraction o se auala fou e iloa ai i tausaga talu ai nei. Pe a faatusatusa i le XRD, o le neutron diffraction e sili atu ona maaleale i elemene malamalama (Li, O, N, ma isi), o lea e fetaui lelei mo suʻega le faʻaleagaina o maʻa lithium-ion.

I le faʻataʻitaʻiga, na faʻaaogaina e VeronikaZinth le NMC111 / graphite 18650 maa e suʻesuʻe ai le amio faʻasolosolo lithium o maʻa lithium-ion i le maualalo o le vevela. O le maa e faʻapipiʻiina ma faʻamalo i le taimi o le suʻega e tusa ai ma le faʻagasologa o loʻo faʻaalia i le ata o loʻo i lalo.

O le ata o loʻo i lalo o loʻo faʻaalia ai le suiga o vaega ole eletise leaga i lalo ole SoCs eseese ile taamilosaga lona lua ile faʻatauga o le C/30. E mafai ona foliga mai i le 30.9% SoC, o vaega o le electrode le lelei e masani lava LiC12, Li1-XC18, ma sina vaega itiiti o le LiC6 Composition; a maeʻa le SoC e sili atu i le 46%, o loʻo faʻaauau pea ona faʻaitiitia le malosi o le LiC12, aʻo faʻaauau pea ona faʻateleina le malosi o le LiC6. Ae ui i lea, e tusa lava pe maeʻa le moliaga mulimuli, talu ai na o le 1503mAh e molia i le maualalo o le vevela (o le gafatia o le 1950mAh i le vevela o le potu), o loʻo i ai le LiC12 i le eletise leaga. Fa'apea ua fa'aitiitia le tau o lo'o tauina ile C/100. I lena tulaga, e mafai lava e le maa ona maua le malosi o le 1950mAh i le maualalo o le vevela, lea e faʻaalia ai o le faʻaitiitia o le malosi o maa lithium-ion i le maualalo o le vevela e mafua ona o le faʻaleagaina o tulaga kinetic.

O le ata o loʻo i lalo o loʻo faʻaalia ai le suiga o le graphite i le eletise le lelei i le taimi o le molia e tusa ai ma le fua faatatau C / 5 i le maualalo o le vevela o le -20°C. E mafai ona vaʻaia o le suiga o le vaega o le graphite e matua ese lava pe a faʻatusatusa i le C / 30 fua faʻatatau. E mafai ona iloa mai le fuainumera pe a SoC> 40%, o le vaega malosi o le maa LiC12 i lalo o le tau o le C / 5 e faʻaitiitia tele lemu, ma o le faʻaopoopoga o le LiC6 vaega malosi e matua vaivai atu nai lo le C / 30. fua faatatau. O loʻo faʻaalia ai i se maualuga maualuga o le C / 5, e itiiti ifo le LiC12 o loʻo faʻaauau pea ona fesoʻotaʻi le lithium ma ua liua i le LiC6.

O le ata o loʻo i lalo o loʻo faʻatusatusaina le suiga o le vaega o le eletise graphite le lelei pe a molia ile C / 30 ma C / 5 fua faatatau, faasologa. O loʻo faʻaalia e le faʻataʻitaʻiga e lua fua faʻatatau o tau, o le lithium-poor phase Li1-XC18 e talitutusa lava. O le eseesega e masani lava ona atagia i vaega e lua o LiC12 ma LiC6. E mafai ona vaʻaia mai le faʻataʻitaʻiga o le suiga o le vaega i le eletise le lelei e vavalalata i le amataga o le faʻatonuina i lalo o le tau e lua. Mo le vaega LiC12, pe a oʻo i le 950mAh (49% SoC), o le suiga suiga e amata ona foliga ese. A oʻo mai le 1100mAh (56.4% SoC), o le LiC12 vaega i lalo o faʻalautelega e lua e amata ona faʻaalia se va tele. Pe a molia i le maualalo o le C / 30, o le paʻu o le LiC12 laasaga e matua televave, ae o le pa'ū o le LiC12 vaega i le C / 5 fua e sili atu lemu; o lona uiga, o tulaga kinetic o le faʻaofiina o le lithium i le eletise leaga e faʻaleagaina i le maualalo o le vevela. , Ina ia LiC12 atili intercalates lithium e gaosia LiC6 vaega saoasaoa faaitiitia. E tutusa lelei, o le LiC6 vaega e faʻateleina vave i le maualalo o le C / 30 ae sili atu le lemu i le fua o le C / 5. O loʻo faʻaalia ai i le fua faatatau C / 5, o loʻo faʻapipiʻiina le tele o Li tamaʻi i totonu o le fausaga tioata o le graphite, ae o le mea e manaia ai o le malosi o le tau o le maa (1520.5mAh) i le C / 5 e maualuga atu nai lo le C. /30 tau totogi. Ole malosi (1503.5mAh) e maualuga atu. O le Li fa'aopoopo e le'o fa'apipi'iina i totonu o le eletise graphite le lelei e foliga mai o le a fa'afefeteina i luga o le kalafi i foliga o le lithium metallic. O le tulaga faʻatulagaina pe a maeʻa le faʻatonuina o loʻo faʻamaonia ai foi lenei mea mai le itu-laititi.

O le ata o loʻo i lalo o loʻo faʻaalia ai le faʻatulagaina o vaega o le eletise graphite le lelei pe a uma ona molia ma pe a uma ona tuʻu mo le 20 itula. I le faaiuga o le molia, o le vaega o le eletise graphite le lelei e matua ese lava i lalo o le lua tau tau. I le C / 5, o le fua faatatau o le LiC12 i le anode graphite e maualuga atu, ma o le pasene o le LiC6 e maualalo, ae a maeʻa ona tu mo 20 itula, o le eseesega i le va o le lua ua faʻaitiitia.

O le ata o loʻo i lalo o loʻo faʻaalia ai le suiga o le vaega o le eletise graphite leaga i le faagasologa o le teuina o le 20h. E mafai ona vaʻaia mai le ata e ui lava o vaega o le lua faʻafeagai electrodes e matua ese lava i le amataga, aʻo faʻateleina le taimi e teu ai, o ituaiga e lua o le faʻatonuina O le tulaga o le anode graphite i lalo o le faʻalauteleina ua suia vavalalata. LiC12 e mafai ona faʻaauau pea ona liua i le LiC6 i le taimi o le fata, e faʻaalia ai o le a faʻaauau pea ona faʻapipiʻi Li i le kalafi i le taimi o le fata. O lenei vaega o le Li e foliga mai o le lithium u'amea fa'afefeteina luga ole graphite electrode leaga ile vevela maualalo. O isi suʻesuʻega na faʻaalia ai i le faaiuga o le molia i le C / 30 fua faatatau, o le tikeri o le lithium intercalation o le eletise graphite leaga e 68%. Ae ui i lea, o le maualuga o le lithium intercalation na siitia i le 71% ina ua maeʻa fata, o se faʻaopoopoga o le 3%. I le faaiuga o le molia i le fua faatatau C / 5, o le lithium faʻapipiʻiina tikeri o le eletise graphite le lelei o le 58%, ae ina ua uma ona tuʻuina mo le 20 itula, na faʻatupulaia i le 70%, o le aofaʻi atoa o le 12%.

O suʻesuʻega o loʻo i luga o loʻo faʻaalia ai pe a molia i le maualalo o le vevela, o le a faʻaitiitia le malosi o le maa ona o le faʻaleagaina o tulaga kinetic. O le a faʻafefe foi le uʻamea lithium i luga o le pito i luga ole eletise leaga ona o le faʻaitiitia o le faʻaogaina o le lithium graphite. Ae ui i lea, a maeʻa se vaitaimi o le teuina, O lenei vaega o le lithium metallic e mafai ona toe faʻapipiʻiina i totonu o le kalafi; i le faʻaaogaina moni, o le taimi faʻapolopolo e masani ona puupuu, ma e leai se faʻamautinoaga e mafai ona toe faʻapipiʻi uma le lithium metallic i totonu o le graphite, o lea e ono mafua ai ona iai pea le lithium metallic i le eletise leaga. O le pito i luga ole maa lithium-ion o le a a'afia ai le malosi ole ma'a lithium-ion ma e ono maua ai le lithium dendrites e lamatia ai le saogalemu o le maa lithium-ion. O le mea lea, taumafai e aloese mai le molia o le maa lithium-ion i le maualalo o le vevela. Le maualalo o le taimi nei, ma a maeʻa ona faʻatulagaina, faʻamautinoa le lava o le taimi fata e faʻaumatia ai le lithium uʻamea i le eletise graphite leaga.

O lenei tusiga e masani lava ona faasino i pepa nei. O le lipoti e na'o le fa'aaogaina e fa'alauiloa ma toe iloilo ai galuega fa'asaienisi, a'oa'oga i potuaoga, ma su'esu'ega fa'asaienisi. E le mo le faaaogaina faapisinisi. Afai e iai sau fa'afitauli o le puletaofia, fa'amolemole lagona le saoloto e fa'afeso'ota'i i matou.

1. Fa'atatau le gafatia o mea graphite e pei o electrodes leaga i lithium-ion capacitors, Electrochimica Acta 55 (2010) 3330 - 3335 , SRSivakkumar, JY Nerkar, AG Pandolfo

2. Lithium fa'apipi'i i ma'a lithium-ion su'esu'eina e ala i le fa'amalieina o le voltage ma le fa'alavelave neutron in situ, Journal of Power Sources 342(2017) 17-23, Christian von Lüders, Veronika Zinth, Simon V.Erhard, Patrick J.Osswald, Michael Hofman , Ralph Gilles, Andreas Jossen

3. Lithium faʻapipiʻi i maa lithium-ion i le vevela i lalo ole ambient suʻesuʻeina e le in situ neutron diffraction, Journal of Power Sources 271 (2014) 152-159, Veronika Zinth, Christian von Lüders, Michael Hofmann, Johannes Hattendorff, Irmgard Buchberger, Simon Erhard, Joana Rebelo-Kornmeier, Andreas Jossen, Ralph Gilles