隨后,日本研究者Takeshi Kobayashi 等在論文中“鋰離子混合正極中鋰離子的遷移”(Lithium Migration between Blended Cathodes of Lithium-ion Battery. Journal of Materials Chemistry A (2017).”,用具體實驗得出了與模型預測一致的結論,證明了模型分析的準確性。


圖一:不同脈沖(放電倍率和休息時間)的間歇恒電流電位滴定實驗曲線(虛線)和模型模擬曲線(實線):(a)1 C (6 min), 15 min (b) 1 C (6 min), 2 h (c) C/2 (12 min), 15 min (d) C/2 (12 min), 2 h (e) C/5 (30 min), 15 min rest (f) C/5 (30 min), 2 h.

圖一是利用數學模型模擬的六個按不同放電電流和休息時間測試的間歇恒電流電位滴定實驗,觀察圖片可知,二者的吻合程度很高,驗證了此模型可以很好用來描述實驗以及分析實驗結果。圖二是利用模型計算的錳酸鋰(紅色線條,標記為LMO)和三元材料(藍色線條,標記為NMC)分別對總的電池放電電流的各自貢獻。
    然而,值得關注的是,在電池“休息”即開路時候,兩種材料的貢獻電流不為零,而且電流值表現出正負相反的方向,正值代表放電狀態,負值代表為充電狀態。這表明在電極內部,仍然有電流產生,而且兩種活性材料保持相反的充放電狀態。


圖二:(a)對于C/5 (30 min), 2 h脈沖的間歇恒電流電位滴定實驗,利用數學模型計算的錳酸鋰和三元材料的電流貢獻曲線,(b)為(a)中圓圈部分的放大圖。

為了便于分析,兩個不同時間的放電脈沖從圖二(a)中被選擇,命名為PULSE 1 和PULSE 2,如圖三(a)和(c)所示,圖三(b)和(d)分別是PULSE 1 和PULSE 2在“休息”時段的放大圖。由圖三(b)可以看出,在電池“休息”時段的前半段,即AB段錳酸鋰材料保持放電,三元材料保持充電狀態;而在其后半段BC,二者電流方向出現了對調。PULSE 2 由于處于整個實驗的中間部分,其表現出兩種材料在“休息”時段的電流方向與PULSE 1相反。


圖三:利用數學模型計算的在圖二選擇的PULSE 1 (a)和 PULSE 2(c)中錳酸鋰(紅線)和三元材料(藍線)的電流隨時間的變化圖,(b)和(d)分別是(a)和(c)圓圈部分的放大圖。

由電流的分析可知,鋰離子在兩種材料顆粒間的傳遞,可以如圖四簡單描述:在BC和EF段,鋰離子從三元材料的大顆粒和錳酸鋰顆粒流入三元的小顆粒中(圖四a);而在AB和DE段,鋰離子又從三元材料的小顆粒流入到大顆粒以及錳酸鋰顆粒中(圖四b)。


圖四:在間歇恒電流電位滴定實驗中的開路時間段中,鋰離子在兩種活性材料間的遷移示意圖,(a)對應于圖三中BC和EF段,鋰離子從錳酸鋰和三元小顆粒遷移到三元大顆粒,(b)對應于圖三中AB和DE段,鋰離子從三元小顆粒遷移到錳酸鋰和三元大顆粒。

以上,利用數學模型對混合體系的鋰離子電極所做的動力學分析,對此體系有了新的理解和認識,對研發工程師的電池設計有了理論性指導意義。

 
鋰電池生產配件 鋰電世界 新能源
點贊 0舉報收藏 0打賞 0評論 0
 
更多>同類鋰電資訊
推薦圖文
特斯拉采用的18650電池到底安不安全? 探究中航鋰電內部,科技感爆棚,進來看看
鈦酸鋰材料量產已成規模 新能源汽車未來的發展之路
推薦鋰電資訊
點擊排行
鋰電商圈二維碼
網站首頁  |  歷年雜志  |  會員服務  |  廣告服務  |  關于我們  |  使用協議  |  隱私政策  |  隱私聲明  |  聯系方式  |  網站地圖  |  排名推廣  |  廣告服務  |  積分換禮  |  網站留言  |  RSS訂閱  |  違規舉報
 
主站蜘蛛池模板: 永仁县| 昆明市| 土默特左旗| 新化县| 长沙县| 绍兴市| 龙南县| 安阳市| 镇平县| 邳州市| 金坛市| 孟村| 绥芬河市| 津市市| 信丰县| 衡水市| 芮城县| 清苑县| 乌拉特中旗| 墨竹工卡县| 郯城县| 榆树市| 内丘县| 南华县| 南阳市| 峨边| 永清县| 高雄县| 西盟| 进贤县| 左云县| 和田县| 昌宁县| 四子王旗| 炎陵县| 永川市| 会宁县| 九寨沟县| 祁东县| 新平| 太原市|