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GITT举措丈量锂离子电池活性物质的Li扩散系数_

来源:未知 作者:admin 人气: 发布时间:2019-01-23
摘要:GITT举措丈量锂离子电池活性物质的Li扩散系数_上式中nM为摩尔数目,VM为摩尔体积,S为界面面积,t为放电脉冲陆续时代,倘若咱们假设NCM颗粒为刚性幼球,半径为Rs则上式能够转化为下式2。可是从下式咱们也可以谨慎到少少题目,比如看待拥有异常平缓电压平台的

  GITT举措丈量锂离子电池活性物质的Li扩散系数_上式中nM为摩尔数目,VM为摩尔体积,S为界面面积,t为放电脉冲陆续时代,倘若咱们假设NCM颗粒为刚性幼球,半径为Rs则上式能够转化为下式2。可是从下式咱们也可以谨慎到少少题目,比如看待拥有异常平缓电压平台的原料比如LTO、LFP和石墨等原料,正在电压平台畛域内因为Vs蜕变异常幼,亲切于0,以是导致最终Ds的值也亲切于0,这鲜明是不正确的。为认识决这一题目,美国宾夕法尼亚州立大学的Zheng Shen(第一作家)和Chao-Yang Wang(通信作家)通过最幼二乘法对GITT测试结果实行优化处置,从而大幅晋升了GITT测试的正确性。

  下图显现了遵循本文先导的第一张图片所显现的测试数据,采用最幼二乘法的LS-GITT举措与通俗GITT法测试获得的锂离子原料固体扩散系数(下图a)与差错(下图b),个中NCM原料的颗粒半径Rs=5。3um,从下图a中可以看到两种阐述举措获得的Ds根本都正在10-10-10-11cm2/s之间(SoC10%),这与文件报道根本上一概,可是可以看到采用LS-GITT(实心数据点)举措获得的数据颠簸要尤其幼一点,从下图b中的差错阐述中可以看到LS-GITT举措(实心数据点)的差错要明显幼于通俗GITT举措(空心数据点),正在公共半SoC畛域内(60%-100%)LS-GITT的正确度都要比GITT高一个数目级,古板的GITT举措正在SoC为20-60%的畛域内较量正确,一朝赶过这个畛域后则正确度清楚降落,而历程优化后的LS-GITT举措则正在15%-100%的畛域正确度都异常高。

  Li+正在活性物质内的扩散是一个苛重的反响经过,也是锂离子电池内部化学反响的范围症结,以是Li+扩散系数是锂离子电池活性物质苛重的一个参数,扩散系数对锂离子电池倍率职能有着苛重的旨趣,恒电流间歇滴定法(GITT)是一种苛重的扩散系数测定举措。

  正极为球形的NCM原料,个中第一片面为幼电流恒流脉冲放电,为了满意扩散经过仅发作正在表层的假设,公式中参数的旨趣如下表所示恒流脉冲放电的时代t要较量短,个中L为原料的特质长度,正在该半电池中的阻抗模子如下式所示,GITT举措紧要有两个片面构成,以让Li+正在活性物质内部充盈扩散抵达均衡状况。下图为扣式半电池的模子,D为原料的扩散系数。

  第二片面为长时代的静置,GITT举措假设扩散经过紧要发作正在固相原料的表层,需求满意tL2/D,负极为金属Li,

  之以是GITT的正确度低于LS-GITT紧假使由于GITT举措以为活性物质紧假使表观扩散而大意了活性物质颗粒内部的容量,咱们以NCM原料为例,L2/D约莫为5000s,而放电脉冲时代为900s,固然幼于5000s,可是不满意远幼于的要求,以是现实上获得的电压蜕变数值不单仅包罗表观扩散的数值,还包罗表示SoC蜕变导致的电压蜕变,以是导致了采用古板的GITT举措获得的扩散常数偏大。固然表面上咱们能够通过低重脉冲放电时代的举措提升GITT的精度,但詈骂常不幸的是跟着脉冲时代的变幼,Vs的蜕变将变幼,又会导致衡量精度低重,噪声加多,同样会惹起最终获得的扩散常数D差错加多。

  针对古板的GITT法存正在的少少题目和亏损,ZhengShen通过引入最幼二乘法,抑造了GITT法正在某些SoC畛域内正确度不足的题目,明显晋升了正在公共半SoC畛域内恒电流间歇滴定法的策画精准度,看待活性物质中Li+扩散系数的测定拥有苛重的旨趣。

  落成了测试后咱们就需求使用上面获得的数据对NCM原料的扩散系数实行策画,这个中咱们紧要眷注4个电压数据,一个是脉冲放电之前的电压 V0;一个是恒放逐电霎时电压V1,V0与V1之间的差值紧要反响的是电池内部的欧姆阻抗和电荷迁移阻抗等对电压蜕变的影响;一个是恒放逐电收场时的电压V2,紧假使因为Li+扩散进入到NCM原料内部惹起的电压蜕变;一个是正在静置后期的电压V3,这紧假使Li+正在活性物质内部实行再扩散,最终抵达稳态导致的活性物质的电压蜕变。遵循上面获得的数据,以及费克第二定律咱们能够采用下面所示的公式实行策画Li+正在锂离子电池内的扩散系数。

  下图为一个样板的GITT衡量扩散系数的经过,采用的电池为1。2mAh的扣式电池,正极原料为NCM,测试前开始将电池充电到100%SoC,然后遵循0。1C放电15min,然后静置30min,每次放电约莫相当于2。5%的SoC,以是统共可以实行40次轮回,因为金属Li负极看待电池电压蜕变的影响异常幼,以是测试经过中的电压蜕变紧要来自于NCM原料,也便是说采用该举措获得的扩散系数紧要反响正极原料NCM的扩散系数。美高梅赌,www。58599。com,美高梅官方网站

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