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浅谈锂电池的电化学阻抗谱分析

2020-10-20

  锂离子电池即运用能可逆嵌入、脱出锂离子的嵌入化合物作为正极、负极的二次电池:充电时,正极中的锂离子从正极活性材猜中脱出,嵌入负极活性材猜中;放电时,锂离子从负极活性材猜中脱出,嵌入正极活性材猜中。因而锂离子电池的充放电容量、循环稳定性、充放电倍率以及高低温充放电功能等,均与锂离子在电极活性材猜中的脱出和嵌入、在电解液中的分散以及锂离子穿过正负极活性资料颗粒外表固体电解质相界面膜等进程密切相关。研讨上述进程的相关动力学参数,关于深入体统知道相应锂离子电池的综合电化学功能具有重要的意义。锂电池应用研发设备

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  作为研讨电化学界面进程的重要办法,电化学阻抗谱被广泛应用于研讨锂离子在碳资料和过渡金属氧化的嵌入和脱出进程中。所谓EIS,是经过对电化学系统施加一定振幅不同频率的正弦波沟通信号,获得频域范围内相应电信号反馈的沟通测验办法。以下将结合充放电时具体的物理化学进程,对典型的Li+电池EIS图谱进行进行分析。


  在锂离子电池充电进程中,锂离子在嵌合物电极中的脱出和嵌入进程包含以下五个进程:


  进程①:电子传输至活性资料外表及在活性资料颗粒间的传输、锂离子在电解液中的传输;


  进程②:锂离子经过活性资料颗粒外表SEI 膜的分散迁移;


  进程③:电子与锂离子在导电结合处的电荷传输进程(或反应结合进程);


  进程④:锂离子在活性资料颗粒内部固体颗粒中的分散进程;


  进程⑤:锂离子在活性材猜中累积、消耗以及由此导致活性资料颗粒晶体结构的改动或新相的生成(由于测验频率限制,常见EIS图谱中该部分未测验)。


  运用电化学工作站,在10KHz~50μHz之间进行沟通阻抗扫描,得到如图三所示EIS图谱,对该图谱进行具体拆解分析。


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