An Rúndiamhair a Nochtadh: Sárchumas Teoiriciúil i gCadhnraí Litiam-Ian

Cén fáth go bhfuil ceallraí litiam feiniméan cumas teoiriciúil Super

I gcadhnraí litiam-ian (LIBanna), léiríonn go leor leictreoidí trasdula ocsaíd-mhiotail toilleadh stórála neamhghnách ard thar a luach teoiriciúil. Cé gur tuairiscíodh an feiniméan seo go forleathan, tá na meicníochtaí fisiciceimiceacha bunúsacha sna hábhair seo do-fheicthe agus fós ina n-ábhar díospóireachta.

Próifíl na dtorthaí

Le déanaí, d'fhoilsigh an tOllamh Miao Guoxing ó Ollscoil Waterloo, Ceanada, an tOllamh Yu Guihua ó Ollscoil Texas ag Austin, agus Li Hongsen agus Li Qiang ó Ollscoil Qingdao páipéar taighde i gcomhpháirt ar Ábhair Dúlra faoin teideal "Toilleadh stórála breise i cadhnraí litiam-ian ocsaíd mhiotail trasdula nochta ag maighnéadiméadracht in situ". Sa obair seo, d’úsáid na húdair monatóireacht mhaighnéadach in situ chun láithreacht toilleas dromchla láidir ar nanacháithníní miotail a léiriú agus gur féidir líon mór leictreoin spin-polarized a stóráil i nanacháithníní miotail atá laghdaithe cheana féin, atá ag teacht leis an meicníocht muirear spásúil. Ina theannta sin, is féidir an mheicníocht muirir spásúil nochta a leathnú chuig comhdhúile miotail trasdula eile, ag soláthar príomhthreoir maidir le bunú ardchórais stórála fuinnimh.

Buaicphointí taighde

(1) Rinneadh staidéar ar Fe tipiciúil trí úsáid a bhaint as an teicníc monatóireachta maighnéadach in-situ3O4/ Evolution an struchtúir leictreonaigh laistigh den cheallraí Li;

(2) nochtann go bhfuil an córas Fe3O4In the / Li, an cumas muirear dromchla an fhoinse is mó den acmhainn bhreise;

(3) Is féidir meicníocht toilleas dromchla nanacháithníní miotail a leathnú go dtí raon leathan comhdhúile miotail trasdula.

Téacs agus treoir téacs

1. Tréithriú struchtúrach agus airíonna leictriceimiceach

Rinneadh monodisperse log Fe a shintéisiú le modhanna hidrothermala traidisiúnta3O4Nanospheres, agus ansin rinneadh é ag 100 mAg - 1 Muirear agus urscaoileadh ag dlús reatha (Fíor 1a), is é an chéad acmhainn urscaoilte 1718 mAh g -1, 1370 mAhg sa dara agus sa tríú huair, faoi seach - 1Agus 1,364 mAhg - 1, I bhfad os cionn 926 mAhg - 1Teoiric na n-ionchais. Léiríonn íomhánna BF-STEM den táirge lán-urscaoilte (Fíor 1b-c) gur tiontaigh Fe3O4 na nanacháithníní ina nana-cháithníní Fe níos lú a thomhas thart ar 1 - 3 nm, tar éis laghdú litiam, agus iad scaipthe i lár Li2O.

Chun an t-athrú ar maighnéadas a léiriú le linn an timthrialla leictriceimiceach, fuarthas cuar maighnéadaithe tar éis urscaoileadh iomlán go 0.01 V (Fíor 1d), a léiríonn an t-iompar superparamagnetic mar gheall ar fhoirmiú nanacháithníní.

Fíor 1 (a) ag 100 mAg−1Fe den rothaíocht ag an dlús reatha3O4/ Cuar reatha agus urscaoilte reatha ceallraí Li; (b) go hiomlán litiam Fe3O4An íomhá BF-STEM den leictreoid; (c) láithreacht Li sna híomhánna comhiomlán2BF-STEM de O agus Fe araon; (d) Fe3O4Cuair hysteresis an leictreoid roimh (dubh) agus tar éis (gorm), agus cuar feistithe Langevin den dara ceann (corcra).

2. Brath fíor-ama ar éabhlóid struchtúrach agus maighnéadach

D'fhonn an leictriceimic a chomhcheangal le Fe3O4Of athruithe struchtúracha agus maighnéadacha atá nasctha leis na Fe3O4The Leictreoidí cuireadh faoi réir díraonta X-ghathach in situ (XRD) agus monatóireacht maighnéadach in situ. Fe i sraith de phatrúin díraonta XRD le linn an urscaoilte tosaigh ón voltas ciorcad oscailte (OCV) go 1.2V3O4 Níor tháinig aon athrú suntasach ar na buaiceanna díraonta i gceachtar den déine nó sa suíomh (Fíor 2a), rud a léiríonn go raibh an Fe3O4Only taithí ar an bpróiseas idircalation Li. Nuair a dhéantar é a mhuirearú ar an 3V, tá an struchtúr frith-spinel Fe3O4The fós slán, rud a thugann le tuiscint go bhfuil an próiseas sa fhuinneog voltais seo an-inchúlaithe. Rinneadh tuilleadh monatóireachta maighnéadach in-situ mar aon le tástálacha tairiseach reatha luchtaithe chun imscrúdú a dhéanamh ar an gcaoi a dtagann maighnéadú chun cinn i bhfíor-am (Fíor 2b).

Fíor 2 Tréithriú XRD in-situ agus monatóireacht mhaighnéadach.(A) in situ XRD; (b) Fe3O4 Cuar luchtaithe leictricheimiceach faoi réimse maighnéadach feidhmithe 3 T agus freagairt mhaighnéadach in-chúlaithe comhfhreagrach in situ.

Chun tuiscint níos bunúsaí a fháil ar an bpróiseas comhshó seo i dtéarmaí athruithe maighnéadaithe, bailítear an freagra maighnéadach i bhfíor-am agus an t-aistriú céime comhfhreagrach a ghabhann le frithghníomhartha tiomáinte leictriceimiceach (Fíor 3). Tá sé soiléir go leor, le linn an chéad urscaoilte, go bhfuil freagra maighnéadaithe Fe3O4The na leictreoidí difriúil ó na timthriallta eile de bharr Fe le linn an chéad lithalization3O4De bharr go dtarlaíonn an t-aistriú céim dochúlaithe. Nuair a thit an poitéinseal go 0.78V, aistríodh an chéim antispinel Fe3O4The chun struchtúr halite rang FeO de O, Fe2O3L Li4The a chur ar ais tar éis an luchtaithe. Dá réir sin, titeann an maighnéadú go tapa go 0.482 μ b Fe−1. De réir mar a théann an lithialization ar aghaidh, níor foirmíodh aon chéim nua, agus thosaigh déine buaic díraonta FeO ranga (200) agus (220) ag lagú.Equal Fe3O4Ní choinnítear buaic suntasach XRD nuair a bhíonn an leictreoid liialized go hiomlán (Fíor 3a). Tabhair faoi deara, nuair a scaoileann an leictreoid Fe3O4 ó 0.78V go 0.45V, an maighnéadú (ó 0.482 μ b Fe−1Méadaithe go 1.266 μ bFe−1), Cuireadh é seo i leith an imoibriú tiontaithe ó FeO go Fe. Ansin, ag deireadh an urscaoilte, laghdaíodh an maighnéadú go mall go 1.132 μ B Fe−1. Tugann an toradh seo le fios go bhféadfadh Fe0Nanoparticles miotail laghdaithe go hiomlán fós páirt a ghlacadh san imoibriú stórála litiam, rud a laghdódh maighnéadú na leictreoidí.

Fíor 3 Breathnuithe in situ ar an trasdul céime agus ar an bhfreagra maighnéadach. （a） léarscáil Fe3O4In situ XRD a bailíodh le linn an chéad urscaoileadh leictreoid; (b) Fe3O4In situ fórsa maighnéadach a thomhas ar thimthriallta leictriceimiceach de chealla / Li ag réimse maighnéadach feidhmeach 3 T.

3. Cumas dromchla Fe0/Li2 an chórais O

Fe3O4 Tarlaíonn athruithe maighnéadacha na leictreoidí ag voltais ísle, ar dóichí go ngintear acmhainn leictreamaiceimiceach breise, rud a thugann le tuiscint go bhfuil iompróirí luchta neamhaimsithe laistigh den chill. Chun an meicníocht stórála litiam féideartha a iniúchadh, rinneadh staidéar ar Fe trí bhíthin XPS, STEM agus speictream feidhmíochta maighnéadach3O4Electrodes de bhuaiceanna maighnéadaithe ag 0.01V,0.45V agus 1.4V chun foinse an athraithe maighnéadach a chinneadh. Léiríonn na torthaí go bhfuil an mhóimint mhaighnéadach ina phríomhfhachtóir a dhéanann difear don athrú maighnéadach, toisc nach bhfuil tionchar ag an aniseatrópachta maighnéadach agus an cúpláil idircháithníneach ar Fe0/Li2The Ms an chórais O tomhaiste.

Chun tuiscint bhreise a fháil ar airíonna cinéiteach Fe3O4The na leictreoidí ag voltas íseal, voltaiméadracht thimthriallach ag rátaí scanadh éagsúla. Mar a thaispeántar i bhFíor 4a, tá an cuar voltamogram timthriallach dronuilleogach le feiceáil laistigh den raon voltais idir 0.01V agus 1V (Fíor 4a). Léiríonn Fíor 4b gur tharla an freagra capacitive Fe3O4A ar an leictreoid. Le freagra maighnéadach an-inchúlaithe ar an bpróiseas muirir agus urscaoilte reatha leanúnach (Fíor 4c), laghdaigh maighnéadú an leictreoid ó 1V go 0.01V le linn an phróisis urscaoilte, agus mhéadaigh sé arís le linn an phróisis muirir, rud a léiríonn go bhfuil Fe0Of an toilleoir-mhaith. tá imoibriú dromchla an-inchúlaithe.

Fíor 4 airíonna leictriceimiceach agus tréithriú maighnéadach in situ ag 0.011 V.(A) An cuar timthriallach voltaiméadrach.(B) déantar an luach b a chinneadh ag baint úsáide as an gcomhghaol idir an buaicsruth agus an ráta scanadh; (c) an t-athrú inchúlaithe ar an maighnéadú i gcoibhneas leis an gcuar lucht-scaoilte faoi réimse maighnéadach feidhmithe 5 T.

Fe3O4 thuasluaite Léiríonn gnéithe leictriceimiceach, struchtúracha agus maighnéadacha na leictreoidí go bhfuil an cumas ceallraí breise á chinneadh ag Fe0The toilleas dromchla spin-polarized na nanacháithníní is cúis leis na hathruithe maighnéadacha a ghabhann leis. Tá an toilleas spin-polarized mar thoradh ar carnadh muirear spin-polarized ag an gcomhéadan agus is féidir freagra maighnéadach a thaispeáint le linn muirear agus urscaoileadh. cóimheasa móra dromchla le toirt agus réadaíonn siad ard-dlús stát ag leibhéal Fermi de bharr na bhfithiseán d atá an-logánta. De réir mhúnla teoiriciúil Maier maidir le stóráil muirear spásúlachta, molann na húdair gur féidir suimeanna móra leictreon a stóráil i mbannaí scoilteadh na nana-cháithníní Fe miotalacha, a d'fhéadfadh a bheith le fáil i Fe / Li3Creating toilleoirí dromchla spin-polarized sna nana-chomhchodanna O ( Fíor 4).

graf 5Fe/Li2A Léiriú scéimreach ar toilleas dromchla na leictreon casadh-polaraithe ag an gcomhéadan O.(A) an léaráid scéimeach de staid pholarú casadh dlús dhromchla na gcáithníní miotail ferromagnetic (roimh agus tar éis scaoileadh), contrártha le polarú casadh mórchóir iarainn; (b) foirmiú an réigiúin luchta spáis sa mhúnla toilleora dromchla de litiam ró-stóráilte.

Achoimre agus Forbhreathnú

Rinneadh imscrúdú ar TM / Li trí mhonatóireacht mhaighnéadach in-situ chun cinn2The éabhlóid ar struchtúr leictreonach inmheánach an nana-chomhdhéanta O chun foinse na hacmhainne stórála breise don cheallraí litiam-ian seo a nochtadh. Léiríonn na torthaí, i gcóras ceall samhail Fe3O4/Li araon, gur féidir le nanacháithníní Fe laghdaithe leictriceimiceach méideanna móra leictreoin spin-polarized a stóráil, rud a eascraíonn as toilleadh cille iomarcach agus maighnéadas idir-éadan atá athraithe go suntasach. Turgnaimh a rinneadh a bhailíochtú tuilleadh CoO, NiO, agus FeF2And Fe2 Léiríonn láithreacht toilleas den sórt sin in ábhar leictreoid N go bhfuil toilleas dromchla spin-polarized nanacháithníní miotail i gcadhnraí ian litiam agus leagann sé an bonn le haghaidh chur i bhfeidhm an mheicníocht stórála muirear spásúil seo in aistriú eile. ábhair miotail cumaisc-bhunaithe leictreoid.

Nasc litríochta

Toilleadh stórála breise i gcadhnraí litiam-ian ocsaíd miotail aistrithe arna nochtadh ag maighnéadiméadracht in situ (Ábhair an Dúlra, 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)

Tionchar foirmle dearadh wafer leictreoid litiam agus lochtanna wafer leictreoid ar fheidhmíocht

1. Airteagal bunús dearadh scannán cuaille

Is sciath é an leictreoid ceallraí litiam atá comhdhéanta de cháithníní, a chuirtear i bhfeidhm go cothrom ar an sreabhach miotail. Is féidir sciath leictreoid ceallraí ian litiam a mheas mar ábhar ilchodach, comhdhéanta go príomha de thrí chuid:

(1) Cáithníní substaintí gníomhacha;

(2) céim chomhábhar an ghníomhaire seoltaí agus an ghníomhaire (céim ghreamaitheach carbóin);

(3) Pore, líonadh leis an leictrilít.

Cuirtear an gaol toirte i ngach céim in iúl mar:

Porosity + codán toirte ábhair bheo + codán toirte pas ghreamaitheacha carbóin =1

Tá dearadh dearadh leictreoid ceallraí litiam an-tábhachtach, agus anois tugtar isteach go hachomair an t-eolas bunúsach maidir le dearadh leictreoid ceallraí litiam.

(1) Cumas teoiriciúil an ábhair leictreoid Cumas teoiriciúil an ábhair leictreoid, is é sin, an cumas a sholáthraíonn na hiain litiam go léir san ábhar atá bainteach leis an imoibriú leictriceimiceach, ríomhtar a luach leis an gcothromóid seo a leanas:

Mar shampla, is é 4 g/mol mais molar LiFePO157.756, agus is é a chumas teoiriciúil:

Níl sa luach ríofa seo ach an toilleadh gram teoiriciúil. D'fhonn struchtúr inchúlaithe an ábhair a áirithiú, tá an comhéifeacht bhaint ian litiam iarbhír níos lú ná 1, agus is é cumas gram iarbhír an ábhair:

Toilleadh iarbhír gram an ábhair = cumas teoiriciúil comhéifeacht díphlugála ian litiam

(2) Cumas dearadh ceallraí agus dlús thar a bheith aon-thaobh Is féidir cumas dearadh ceallraí a ríomh leis an bhfoirmle seo a leanas: cumas dearadh ceallraí = sciath dlús dromchla ábhar gníomhach cóimheas ábhar gníomhach acmhainn gram ábhar sciath limistéar sciath cuaille

Ina measc, tá dlús dromchla an sciath mar phríomh-pharaiméadar dearaidh. Nuair a bhíonn an dlús dhlúthú gan athrú, ciallaíonn méadú ar dhlús an dromchla sciath go n-ardóidh tiús an chláir cuaille, go n-ardóidh an t-achar tarchurtha leictreon, agus go n-ardóidh an fhriotaíocht leictreon, ach tá an méid méadaithe teoranta. Sa bhileog leictreoid tiubh, is é an méadú ar an impedance imirce na n-ian litiam sa electrolyte an chúis is mó a dhéanann difear do na saintréithe cóimheas. Ag cur san áireamh an porosity agus twists pore, tá fad imirce na n-ian sa pore i bhfad níos mó ná tiús an bhileog cuaille.

(3) Sainmhínítear an cóimheas idir acmhainn dhiúltach-dearfach N/P acmhainn dhiúltach le hacmhainn dheimhneach mar:

Ba chóir go mbeadh N / P níos mó ná 1.0, go ginearálta 1.04 ~ 1.20, atá den chuid is mó sa dearadh sábháilteachta, chun cosc ​​​​a chur ar an ian litiam taobh diúltach ó dheascadh gan foinse glactha, dearadh chun cumas an phróisis a mheas, mar shampla diall sciath. Mar sin féin, nuair a bhíonn N / P ró-mhór, caillfidh an ceallraí cumas do-aisiompaithe, rud a fhágann go mbeidh cumas ceallraí íseal agus dlús fuinnimh ceallraí níos ísle.

Maidir leis an anóid titanate litiam, glactar leis an dearadh iomarcach leictreoid dhearfach, agus déantar an cumas ceallraí a chinneadh ag cumas anóid titanate litiam. Tá an dearadh ró-dhearfach a chabhródh le feabhas a chur ar fheidhmíocht teocht ard na ceallraí: tagann an gás teocht ard go príomha as an leictreoid diúltach. Sa dearadh iomarcach dearfach, tá an cumas diúltach íseal, agus tá sé níos éasca scannán SEI a fhoirmiú ar dhromchla titanáit litiam.

(4) Dlús dhlúthú agus porosity an bhrataithe Sa phróiseas táirgthe, déantar dlús comhdhlúthaithe an leictreoid ceallraí a ríomh de réir na foirmle seo a leanas. Ag cur san áireamh, nuair a bhíonn an leathán cuaille á rolladh, leathnaítear an scragall miotail, déantar dlús dromchla an sciath tar éis an sorcóir a ríomh leis an bhfoirmle seo a leanas.

Mar a luadh cheana, tá an sciath comhdhéanta de chéim ábhar beo, céim ghreamaitheacha carbóin agus pore, agus is féidir an porosity a ríomh leis an gcothromóid seo a leanas.

Ina measc, is é an meán-dlús sciath: is cineál de cháithníní púdar sciath é leictreoid ceallraí litiam, toisc go bhfuil dromchla na gcáithníní púdar garbh, cruth neamhrialta, nuair a bhíonn carnadh, cáithníní idir cáithníní agus cáithníní, agus roinnt cáithníní féin scoilteanna agus pores, mar sin méid púdar lena n-áirítear toirt púdar, na pores idir na cáithníní púdar agus na cáithníní, mar sin, an éagsúlacht chomhfhreagrach de dhlús sciath leictreoid agus ionadaíocht porosity. Tagraíonn dlús na gcáithníní púdar do mhais an phúdair in aghaidh an aonaid toirte. De réir toirt an phúdair, tá sé roinnte ina thrí chineál: fíor-dlús, dlús cáithníní agus dlús carnadh. Sainmhínítear na dlúis éagsúla mar seo a leanas:

1. Tagraíonn fíor-dlús don dlús a fhaightear tríd an mais púdar a roinnt ar an toirt (fíor-toirt) gan bearnaí inmheánacha agus seachtracha na gcáithníní a áireamh. Is é sin, dlús an ábhair féin a fhaightear tar éis méid na bhfolús go léir a eisiamh.
2. Tagraíonn dlús na gcáithníní do dhlús na gcáithníní a fhaightear tríd an mais púdar a roinnt ar an toirt cáithníní lena n-áirítear an poll oscailte agus an poll dúnta. Is é sin, an bhearna idir na cáithníní, ach ní na pores fíneáil taobh istigh de na cáithníní, dlús na gcáithníní féin.
3. Tagraíonn dlús carntha, is é sin, dlús sciath, don dlús a fhaightear trí mhais an phúdair a roinnt ar mhéid an sciath a fhoirmíonn an púdar. Áirítear ar an toirt a úsáidtear phiocháin na gcáithníní féin agus na folús idir na cáithníní.

Maidir leis an púdar céanna, dlús fíor> dlús cáithníní> dlús pacála. Is é porosity an phúdair an cóimheas idir na pores sa sciath cáithníní púdar, is é sin, an cóimheas idir toirt an neamhní idir na cáithníní púdar agus pores na gcáithníní le toirt iomlán an sciath, a chuirtear in iúl go coitianta. mar chéatadán. Is maoin chuimsitheach é porosity púdar a bhaineann le moirfeolaíocht na gcáithníní, an stát dromchla, méid na gcáithníní agus dáileadh méid na gcáithníní. Bíonn tionchar díreach ag a porosity ar insíothlú leictrilít agus tarchur ian litiam. Go ginearálta, is mó an porosity, an níos éasca an insíothlú leictrilít, agus an níos tapúla an tarchur ian litiam. Dá bhrí sin, i ndearadh na ceallraí litiam, uaireanta chun a chinneadh an porosity, a úsáidtear go coitianta modh brú mearcair, modh asaithe gáis, etc Is féidir a fháil freisin ag baint úsáide as an ríomh dlús. Féadfaidh impleachtaí éagsúla a bheith ag an porosity freisin nuair a úsáidtear dlúis éagsúla le haghaidh na ríomhanna. Nuair a ríomhtar dlús porosity na substainte beo, an gníomhaire seoltaí agus an ceanglóra de réir an fhíor-dlúis, cuimsíonn an porosity ríofa an bhearna idir na cáithníní agus an bhearna taobh istigh de na cáithníní. Nuair a dhéantar porosity na substainte beo, an gníomhaire seoltaí agus an ceanglóra a ríomh de réir dlús na gcáithníní, cuimsíonn an porosity ríofa an bhearna idir na cáithníní, ach níl an bhearna taobh istigh de na cáithníní. Dá bhrí sin, tá méid pore an bhileog leictreoid ceallraí litiam freisin il-scála, go ginearálta tá an bhearna idir na cáithníní i méid scála miocrón, cé go bhfuil an bhearna taobh istigh de na cáithníní sa nanaiméadar go scála fo-submicron. I leictreoidí scagach, is féidir an gaol idir airíonna iompair amhail idirleathadh agus seoltacht éifeachtach a chur in iúl leis an gcothromóid seo a leanas:

Nuair is ionann D0 agus ráta idirleathadh intreach (seoladh) an ábhair féin, is é ε an codán toirte den chéim chomhfhreagrach, agus is é τ cuaire ciorcadach na céime comhfhreagrach. Sa tsamhail aonchineálach macrascópach, úsáidtear an gaol Bruggeman go ginearálta, ag glacadh an chomhéifeacht ɑ = 1.5 chun dearfacht éifeachtach na leictreoidí scagach a mheas.

Líontar an leictrilít i bpiocháin na n-leictreoidí scagach, ina seoltar na hiain litiam tríd an leictrilít, agus tá dlúthbhaint ag saintréithe seoltaí na n-ian litiam leis an porosity. Dá mhéad an porosity, is airde an codán toirte den chéim leictrilít, agus is mó seoltacht éifeachtach na n-ian litiam. Sa bhileog leictreoid dhearfach, tarchuirtear leictreoin tríd an gcéim ghreamaitheach carbóin, cinneann an codán toirte den chéim ghreamaitheacha carbóin agus detour na céime greamaitheacha carbóin seoltacht éifeachtach na leictreon go díreach.

Tá an porosity agus an codán toirte den chéim ghreamaithe carbóin contrártha, agus tá an porosity mór mar thoradh dosheachanta ar chodán toirte na céime greamaitheacha carbóin, dá bhrí sin, tá airíonna seoltachta éifeachtacha na n-ian litiam agus na leictreoin contrártha freisin, mar a thaispeántar i bhFíor 2 De réir mar a laghdaíonn an porosity, laghdaítear seoltacht éifeachtach an ian litiam agus méadaíonn seoltacht éifeachtach an leictreoin. Tá sé ríthábhachtach freisin conas an dá cheann a chothromú i ndearadh leictreoid.

Figiúr 2 Léaráid scéimreach de porosity agus seoltacht ian litiam agus leictreoin

2. Cineál agus a bhrath lochtanna cuaille

 

Faoi láthair, i bpróiseas ullmhú cuaille ceallraí, glactar le níos mó agus níos mó teicneolaíochtaí braite ar líne, ionas go n-aithneofar go héifeachtach lochtanna déantúsaíochta táirgí, deireadh a chur le táirgí lochtacha, agus aiseolas tráthúil ar an líne táirgeachta, coigeartuithe uathoibríoch nó láimhe ar an táirgeadh. próiseas, chun an ráta lochtach a laghdú.

I measc na dteicneolaíochtaí braite ar líne a úsáidtear go coitianta i ndéantúsaíocht bileog cuaille tá braite saintréithe sciodair, braite cáilíochta bileog cuaille, braite toise agus mar sin de, Mar shampla: (1) tá an méadar slaodachta ar líne suiteáilte go díreach san umar stórála sciath chun an sreabheolaíoch a bhrath. saintréithe an sciodair i bhfíor-am, Tástáil cobhsaíocht an sciodair; (2) Ag baint úsáide as X-gha nó β-gha sa phróiseas sciath, A cruinneas tomhais ard, Ach radaíocht mhór, praghas ard trealaimh agus trioblóide cothabhála; (3) Cuirtear teicneolaíocht tomhais tiús léasair ar líne i bhfeidhm chun tiús an bhileog cuaille a thomhas, Is féidir leis an cruinneas tomhais a bhaint amach ± ​​1. 0 μ m, Is féidir leis an treocht athraithe de thiús tomhaiste agus tiús a thaispeáint i bhfíor-am, inrianaitheacht sonraí a éascú. agus anailís; (4) Teicneolaíocht fís CCD, Is é sin, úsáidtear an t-eagar líne CCD chun an réad tomhaiste a scanadh, Próiseáil íomhá fíor-ama agus anailís ar chatagóirí lochtanna, Brath lochtanna dromchla bileog cuaille a bhrath ar líne neamh-millteach.

Mar uirlis le haghaidh rialú cáilíochta, tá teicneolaíocht tástála ar líne riachtanach freisin chun an comhghaol idir lochtanna agus feidhmíocht ceallraí a thuiscint, ionas go gcinnteofar na critéir cháilithe / neamhcháilithe maidir le táirgí leathchríochnaithe.

Sa chuid dheireanach, tugtar isteach go hachomair an modh nua de theicneolaíocht braite lochtanna dromchla ceallraí litiam-ian, teicneolaíocht íomháithe teirmeach infridhearg agus an gaol idir na lochtanna éagsúla seo agus feidhmíocht leictriceimiceach.consult D. Mohanty Staidéar críochnúil ag Mohanty et al.

(1) Lochtanna coitianta ar dhromchla an bhileog cuaille

Taispeánann Figiúr 3 na lochtanna coitianta ar dhromchla an leictreoid ceallraí ian litiam, leis an íomhá optúil ar an taobh clé agus an íomhá a gabhadh ag an imager teirmeach ar dheis.

Fíor 3 Lochtanna coitianta ar dhromchla an bhileog cuaille: (a, b) clúdach bulge / comhiomlán; (c, d) ábhar titim/poll bioráin; (e, f) comhlacht eachtrach miotail; (g, h) bratú míchothrom

 

(A, b) bulge / comhiomlán ardaithe, is féidir go dtarlódh lochtanna den sórt sin má tá an sciodar corraithe go cothrom nó má tá an luas sciath éagobhsaí. Tá cion íseal de chomhábhair ghníomhacha agus meáchan éadrom táibléad polar mar thoradh ar chomhiomlánú gníomhairí seoltacha greamaitheacha agus carbóin dubh.

 

(c, d) titim / poll bioráin, níl na limistéir lochtacha seo brataithe agus is gnách go dtáirgtear boilgeoga sa sciodar iad. Laghdaíonn siad an méid ábhar gníomhach agus nochtar an bailitheoir don leictrilít, rud a laghdóidh an cumas leictriceimiceach.

 

(E, f) comhlachtaí eachtracha miotail, sciodair nó comhlachtaí eachtracha miotail a tugadh isteach sa trealamh agus sa timpeallacht, agus is féidir le comhlachtaí eachtracha miotail dochar mór a dhéanamh do chadhnraí litiam. Cuireann cáithníní móra miotail isteach go díreach ar an scairt, rud a fhágann go bhfuil ciorcad gearr idir na leictreoidí dearfacha agus diúltacha, ar ciorcad gearr fisiceach é. Ina theannta sin, nuair a bhíonn an comhlacht eachtrach miotail measctha isteach sa leictreoid dhearfach, méadóidh an poitéinseal dearfach tar éis é a mhuirearú, réitíonn an miotail, scaipeann sé tríd an leictrilít, agus ansin deascán ar an dromchla diúltach, agus ar deireadh puncture an scairt, ag cruthú ciorcad gearr, atá ina chiorcad gearr tuaslagtha ceimiceach. Is iad na comhlachtaí eachtracha miotail is coitianta i suíomh mhonarcha ceallraí Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, etc.

 

(g, h) sciath míchothrom, mar shampla an meascadh sciodair nach leor, is é an míne cáithníní éasca le feiceáil stripes nuair a bhíonn an cáithnín mór, a eascraíonn i sciath míchothrom, a dhéanfaidh difear do chomhsheasmhacht an cumas ceallraí, agus fiú le feiceáil go hiomlán aon stripe sciath, tá tionchar ar an acmhainn agus sábháilteacht.

(2) Teicneolaíocht braite lochtanna dromchla sliseanna cuaille Úsáidtear teicneolaíocht íomháithe teirmeach Infridhearg (IR) chun lochtanna beaga a bhrath ar leictreoidí tirime a d'fhéadfadh damáiste a dhéanamh d'fheidhmíocht cadhnraí litiam-ian. Le linn an bhrath ar líne, má aimsítear an locht nó an truailleán leictreoid, é a mharcáil ar an mbileog cuaille, é a dhíchur sa phróiseas ina dhiaidh sin, agus é a aiseolas chuig an líne táirgeachta, agus an próiseas a choigeartú in am chun deireadh a chur leis na lochtanna. Is cineál tonn leictreamaighnéadach é gha infridhearg a bhfuil an nádúr céanna aige le tonnta raidió agus solas infheicthe. Úsáidtear gléas leictreonach speisialta chun dáileadh teocht an dromchla ruda a thiontú ina íomhá infheicthe den tsúil dhaonna, agus chun dáileadh teocht dromchla ruda a thaispeáint i dathanna éagsúla ar a dtugtar teicneolaíocht íomháithe teirmeach infridhearg. Tugtar imager teirmeach infridhearg ar an bhfeiste leictreonach seo. Astaíonn gach réad os cionn dearbh-nialas (-273 ℃) radaíocht infridhearg.
Mar a thaispeántar i bhFíor 4, úsáideann an comhfhogastóir teirmeach infridhearg (Ceamara IR) an brathadóir infridhearg agus an cuspóir íomháithe optúil chun patrún dáileadh fuinnimh radaíochta infridhearg an réad sprice tomhaiste a ghlacadh agus é a léiriú ar eilimint photosensitive an bhrathadóra infridhearg chun an íomhá teirmeach infridhearg, a fhreagraíonn don réimse dáileadh teirmeach ar dhromchla an ruda. Nuair a bhíonn locht ar dhromchla ruda, aistríonn an teocht sa limistéar. Mar sin, is féidir an teicneolaíocht seo a úsáid freisin chun na lochtanna ar dhromchla an ruda a bhrath, go háirithe oiriúnach do roinnt lochtanna nach féidir a aithint trí mhodhanna braite optúla. Nuair a aimsítear leictreoid triomú ceallraí ian litiam ar líne, déantar an leictreoid leictreoid a ionradaithe ar dtús ag an flash, athraíonn an teocht dromchla, agus ansin aimsítear an teocht dromchla le imager teirmeach. Déantar an íomhá dáileadh teasa a léirshamhlú, agus déantar an íomhá a phróiseáil agus a anailísiú i bhfíor-am chun na lochtanna dromchla a bhrath agus iad a mharcáil in time.D. Mohanty Shuiteáil an staidéar íomháóir teirmeach ag asraon an oigheann triomú coater chun íomhá dáileadh teocht an dromchla bileog leictreoid a bhrath.

Is léarscáil dáileadh teochta é Fíor 5 (a) de dhromchla brataithe an leatháin cuaille dearfach NMC a bhraith an t-íomháitheoir teirmeach, ina bhfuil locht an-bheag nach féidir leis an tsúil nocht a idirdhealú. Taispeántar an cuar dáileadh teochta a fhreagraíonn don deighleog bealaigh sa inset inmheánach, le spike teocht ag an bpointe locht. I bhFíor 5 (b), méadaíonn an teocht go háitiúil sa bhosca comhfhreagrach, a fhreagraíonn do locht an dromchla bileog cuaille. FIG. Is léaráid dáileadh teochta dromchla é 6 den bhileog leictreoid dhiúltach a thaispeánann go bhfuil lochtanna ann, i gcás ina gcomhfhreagraíonn buaic na méaduithe teochta don mboilgeog nó don chomhiomlán, agus go gcomhfhreagraíonn an limistéar laghduithe teochta leis an bpoll bioráin nó an titim.

Fíor 5 Dáileadh teochta an dromchla bileog leictreoid dhearfach

Fíor 6 Dáileadh teochta dromchla leictreoid diúltach

 

Is féidir a fheiceáil gur modh maith é braite íomháithe teirmeach dáileadh teochta chun lochtanna dromchla bileog cuaille a bhrath, ar féidir é a úsáid le haghaidh rialú cáilíochta déantúsaíochta bileog cuaille.3. Éifeacht lochtanna dromchla bileog cuaille ar fheidhmíocht ceallraí

 

(1) Tionchar ar chumas iolraitheora ceallraí agus éifeachtúlacht Coulomb

Taispeánann Figiúr 7 cuar tionchair an chomhiomlán agus an pholl bioráin ar acmhainn iolraitheora na ceallraí agus ar an éifeachtúlacht coulen. Is féidir leis an gcomhiomlán cumas na ceallraí a fheabhsú i ndáiríre, ach an éifeachtúlacht coulen a laghdú. Laghdaíonn an pinhole an cumas ceallraí agus éifeachtacht Kulun, agus laghdaítear éifeachtacht Kulun go mór ag ráta ard.

Tá éifeacht comhiomlán catóide agus pinhole Figiúr 7 ar an toilleadh ceallraí agus éifeachtacht figiúr 8 sciath míchothrom, agus comhlacht eachtrach miotail Co agus Al ar an cumas ceallraí agus an éifeacht cuar éifeachtúlachta, sciath míchothrom a laghdú cumas mais aonad ceallraí 10% -. 20%, ach tháinig laghdú 60% ar an gcumas ceallraí iomlán, léiríonn sé seo gur laghdaigh an mais bheo sa phíosa polar go suntasach. Comhlacht eachtrach Metal Co laghdaithe cumas agus éifeachtacht Coulomb, fiú amháin i 2C agus 5C formhéadú ard, gan aon acmhainn ar chor ar bith, a d'fhéadfadh a bheith mar gheall ar fhoirmiú Co miotail i imoibriú leictriceimiceach litiam agus litiam leabaithe, nó d'fhéadfadh sé a bheith ina cáithníní miotail. bac ar an pore scairt ba chúis le ciorcad gearr micrea.

Fíor 8 Éifeachtaí sciath míchothrom leictreoid dhearfach agus comhlachtaí eachtracha miotail Co agus Al ar chumas iolraitheora ceallraí agus éifeachtúlacht coulen

Achoimre ar lochtanna an bhileog catóide: Laghdaíonn an ates sa sciath bileog catóide éifeachtacht Coulomb na ceallraí. Laghdaíonn poll bioráin an sciath dearfach éifeachtacht Coulomb, rud a fhágann go bhfuil droch-fheidhmíocht iolraitheora, go háirithe ag dlús ard reatha. Léirigh an sciath ilchineálach droch-fheidhmíocht mhéadaithe. Féadfaidh ciorcaid micrea-ghearr a bheith ina chúis le truailleáin cháithníní miotail, agus dá bhrí sin féadfaidh siad an cumas ceallraí a laghdú go mór.
Taispeánann Figiúr 9 an tionchar atá ag an stiall scragall sceite diúltach ar chumas iolraitheoir agus éifeachtacht Kulun na ceallraí. Nuair a tharlaíonn an sceitheadh ​​ag an leictreoid diúltach, laghdaítear cumas na ceallraí go mór, ach níl an cumas gram soiléir, agus níl an tionchar ar éifeachtacht Kulun suntasach.

 

Fíor 9 Tionchar stiall scragall sceitheadh ​​leictreoid diúltach ar chumas iolraitheoir ceallraí agus éifeachtúlacht Kulun (2) Tionchar ar fheidhmíocht timthriall iolraitheoir ceallraí Tá Fíor 10 mar thoradh ar thionchar an locht dromchla leictreoid ar thimthriall an iolraitheora ceallraí. Déantar achoimre ar thorthaí an tionchair mar seo a leanas:
Comhiomlánú: ag 2C, is é 200% an ráta cothabhála acmhainne de 70 timthriall agus is é 12% an ceallraí lochtach, agus sa timthriall 5C, is é 200% an ráta cothabhála acmhainne de 50 timthriall agus is é 14% an ceallraí lochtach.
Snáthaide: is léir go bhfuil an maolú acmhainne, ach níl aon mhaolú locht comhiomlán go tapa, agus is é an ráta cothabhála acmhainne 200 timthriall 2C agus 5C ná 47% agus 40%, faoi seach.
Comhlacht miotail eachtrach: tá cumas comhlacht eachtrach miotail Co beagnach 0 tar éis roinnt timthriallta, agus laghdaítear go mór cumas timthriall 5C comhlacht eachtrach miotail scragall Al.
Stiall sceite: Maidir leis an limistéar sceite céanna, laghdaítear cumas ceallraí il stripes níos lú níos tapúla ná stripe níos mó (47% ar feadh 200 timthriall i 5C) (7% ar feadh 200 timthriall i 5C). Léiríonn sé seo go bhfuil an líon níos mó stripes, is mó an tionchar ar an timthriall ceallraí.

Fíor 10 Éifeacht lochtanna dromchla bileog leictreoid ar thimthriall ráta cille

 

Tag.: [1] Meastóireacht neamh-millteach ar leictreoidí ceallraí tánaisteacha litiam dísle-brataithe trí mhodhanna caliper léasair inlíne agus teirmeagrafaíocht IR [J]. de lochtanna déantúsaíochta leictreoid ar fheidhmíocht leictriceimiceach cadhnraí oflitium-ian: Aithne ar na foinsí teip ceallraí[J].Journal of Power Sources.2014, 6: 3-674.