低溫18650 3500
    無磁低溫18650 2200
    過針刺低溫18650 2200
    低溫磷酸3.2V 20Ah
    23年專注鋰電池定制

    如何實現鋰離子電池充放電過程的微觀可視化?

    鉅大LARGE  |  點擊量:1425次  |  2020年12月09日  

    4D技術如何實現鋰離子電池充放電過程的微觀可視化


    鋰離子電池是一種高容量、長壽命的環保電池,具有許多優點,廣泛應用于儲能、電動汽車、便攜式電子產品等領域。隨著社會的發展,各個應用領域,尤其是電動汽車的發展,對鋰離子電池的比能、壽命、安全性和價格都提出了更高的要求。因此,我們必須對電池中高度復雜的電化學輸運機理有更深刻的認識。陽極和陰極的微觀結構與電池的電化學性能密切相關。假如能直觀地看到充放電過程中微觀結構的演變,就能更好地了解電池的機理,為電池的優化設計乃至下一代電池的發展供應良好的依據。


    計算機輔助X射線斷層攝影(XCT)成像是一種高分辨率,非破壞性,非破壞性成像技術,允許定性和定量分析材料的結構和性能。XCT已被證明能夠在多個尺度上可視化電池組件的微觀結構演變,是診斷電池故障機制的有效工具。XCT還被用來研究鋰離子電池電極材料的微觀結構。此外,持續的三維圖像可以用來形成4D(3D+time)分析,包括可能的現場和在線檢測(如電化學測試中的XCT成像)。


    瑞典隆德大學(lunduniversity)和英國倫敦大學學院(universitycollegeLondon)的科學家們利用4D計算機輔助x射線斷層成像(XCT)技術,將第一個硅基電極鋰的形成過程可視化。硅基電極在鋰加工過程中會發生劇烈的體積變化,最高可達300%。這將導致電池組件發生顯著的機械變形,甚至失效。作者希望能夠直觀地了解鋰的形成過程和體積變化的機理。


    實驗方法


    電池組裝


    如圖1所示,將一對硅電極組裝成Swagelok型半電池,電池薄殼為x射線可穿透的PFA塑料。微米硅粉:導電石墨:PVDF=80:10:10(重量比)。隔膜是硼硅酸鹽玻璃纖維。


    圖2硅電極恒流鋰的部分放電過程。電流:25mA,持續20h(前10h),放電后每步進行XCT成像。


    x射線源和探測器分別放置在離樣品中心15mm遠的樣品前后。使用4倍目鏡獲得的圖像像素大小為1.7nm。掃描儀光源管電壓為45kv,每次投影曝光時間為30s。每次掃描得到2001年的圖像。重建后的體像為16位灰度,2000×2000像素。


    DVC的分析


    本研究使用數字體積相關(DVC)算法來量化鋰離子演化過程中電池電極和隔膜的機械變形。DVC技術是通過分析兩組具有相關性的三維圖像,得到物體變形過程中位移場和應變場的計算方法。其基本原理如圖3所示。該方法可以測量三維圖像變形前后任意位置采樣點的位移和應變。


    圖3數字音量相關算法


    (a)樣本節點位移矢量示意圖;(b)常規初始網格中8個相鄰節點限制的立方體子空間;(c)變形網格中的變形子體。


    結果與討論


    獲得了不同鋰相下硅基電極的XCT圖像,重建了11幅三維圖像。圖4為六電極三維體積的縱斷面(圖4a-f),圖5為三電極三維體積的橫斷面。將圖像灰度閾值設置為13,750-18,250(16位灰度值),表示圖像中金屬鋰的低飽和度。高密度材料,如硅,玻璃纖維隔膜,高灰值,色彩鮮艷。圖像中高于灰度值的小白點可能是雜質。


    從圖4-5可以看出,硅基電極鋰工藝伴隨著明顯的體積膨脹。當鋰離子濃度為64.5%時,電極體積增大3倍。膜片的機械穩定性有利于電池的安全性和電性能。巨大的體積變化引起了地震


    鉅大鋰電,23年專注鋰電池定制

    鉅大核心技術能力

    无码人妻一区二区三区在线 | 中日精品无码一本二本三本| 亚洲中文字幕丝袜制服一区| 6080YYY午夜理论片中无码| 中文字幕精品视频在线| 亚洲精品无码专区2| 欧洲人妻丰满av无码久久不卡| 最近2019年免费中文字幕高清| 日产无码1区2区在线观看| 无码中文字幕av免费放dvd| 亚洲av中文无码| 中文字幕亚洲乱码熟女一区二区 | 一本色道无码道在线观看| 久久亚洲中文字幕精品有坂深雪| 狠狠噜天天噜日日噜无码| 亚洲精品无码av人在线观看| 亚洲AV中文无码乱人伦| 久热中文字幕无码视频| 中文字幕极速在线观看| 久久激情亚洲精品无码?V| 无码人妻一区二区三区兔费| 国产日韩AV免费无码一区二区| 中文字幕一二区| 中文字幕无码精品亚洲资源网久久 | 亚洲精品无码永久中文字幕 | 国产成人无码区免费内射一片色欲| 欧美日韩中文字幕久久伊人| 亚洲免费日韩无码系列| av无码一区二区三区| 日韩丰满少妇无码内射| 亚洲av无码无在线观看红杏| 老子午夜精品无码| 精品久久久无码21p发布| 一区 二区 三区 中文字幕 | 亚洲精品无码永久中文字幕| 亚洲精品色午夜无码专区日韩| 中文字幕无码AV波多野吉衣| 久久无码AV中文出轨人妻| 免费A级毛片无码A∨免费| 中文无码制服丝袜人妻av| 亚洲中文字幕无码日韩|