Спектроскопический анализ электрохимического импеданса - Исследования литий-ионных батарей

Литий-ионная батарея, то есть вторичная батарея, в которой используется соединение, способное обратимо интеркалировать и деинтеркалировать ионы лития в качестве положительного и отрицательного электрода:

При зарядке ионы лития в положительном электроде извлекаются из активного материала положительного электрода и внедряются в активный материал отрицательного электрода;

Во время разряда ионы лития извлекаются из активного материала отрицательного электрода и внедряются в активный материал положительного электрода. Следовательно, емкость заряда и разряда, стабильность цикла, скорость заряда и разряда, а также характеристики заряда и разряда литий-ионных батарей при высоких и низких температурах - все это связано с элюированием и внедрением ионов лития в активный материал электрода, диффузией в электролит и прохождение ионов лития. Процессы межфазной границы твердого электролита (SEI) мембраны на поверхности частиц активного материала анода тесно связаны.

Изучение соответствующих кинетических параметров вышеуказанного процесса имеет большое значение для понимания комплексных электрохимических характеристик соответствующей литий-ионной батареи.

В качестве важного метода исследования процесса электрохимического интерфейса. Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) широко используется для изучения внедрения и извлечения ионов лития при окислении углеродных материалов и переходных металлов.

Так называемый EIS - это метод проверки переменного тока для получения обратной связи соответствующих электрических сигналов в частотной области путем подачи синусоидального сигнала переменного тока с определенной амплитудой и другой частотой в электрохимическую систему. Типичный спектр EIS Li + батареи будет проанализирован в сочетании с конкретными физическими и химическими процессами во время зарядки и разрядки.

Во время зарядки литий-ионной батареи процесс элюирования иона лития и встраивания в химерный электрод включает следующие пять этапов, как показано на рисунке 2 (Барсуков и др. Предложили процесс модификации):

Этап 1: перенос электронов к поверхности активного материала и перенос между частицами активного материала и перенос ионов лития в электролите;

Этап 2: диффузия ионов лития через пленку SEI на поверхности частиц активного материала;

Шаг 3: процесс переноса заряда (или процесс реакционного связывания) электронов и ионов лития в проводящем переходе;

Этап 4: процесс диффузии ионов лития в твердых частицах внутри частиц активного материала;

Шаг 5: Ионы лития накапливаются в активном материале, потребляют и тем самым вызывают изменение кристаллической структуры частиц активного материала или образование новой фазы (эта часть общей карты EIS не тестируется из-за ограничений частоты тестирования) .

Используя электрохимическую рабочую станцию, сканирование импеданса переменного тока было выполнено в диапазоне от 10 кГц до 50 мкГц для получения карты EIS, как показано на рисунке 3. Карта была специально разобрана и проанализирована, как показано в таблице 1.

Страница содержит содержимое машинного перевода.