மர்மத்தை வெளிப்படுத்துதல்: லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் சூப்பர் தியரிட்டிகல் திறன்

லித்தியம் பேட்டரி ஏன் சூப்பர் தத்துவார்த்த திறன் நிகழ்வு உள்ளது

லித்தியம்-அயன் மின்கலங்களில் (LIBs), பல மாறுதல் உலோக ஆக்சைடு அடிப்படையிலான மின்முனைகள் அவற்றின் கோட்பாட்டு மதிப்பைத் தாண்டி வழக்கத்திற்கு மாறாக அதிக சேமிப்புத் திறனை வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்த நிகழ்வு பரவலாகப் புகாரளிக்கப்பட்டாலும், இந்த பொருட்களில் உள்ள அடிப்படை இயற்பியல் வேதியியல் வழிமுறைகள் மழுப்பலாக இருக்கின்றன மற்றும் விவாதப் பொருளாகவே இருக்கின்றன.

முடிவுகளின் சுயவிவரம்

சமீபத்தில், கனடாவின் வாட்டர்லூ பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் மியாவ் குவாக்சிங், ஆஸ்டினில் உள்ள டெக்சாஸ் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் யு குய்ஹுவா மற்றும் கிங்டாவோ பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த லி ஹாங்சென் மற்றும் லீ கியாங் ஆகியோர் இணைந்து இயற்கைப் பொருட்கள் குறித்த ஆய்வுக் கட்டுரையை "கூடுதல் சேமிப்பு திறன்" என்ற தலைப்பில் வெளியிட்டனர். மாற்றம் உலோக ஆக்சைடு லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் சிட்டு மேக்னடோமெட்ரி மூலம் வெளிப்படுத்தப்பட்டது". இந்த வேலையில், ஆசிரியர்கள் சிட்டு காந்த கண்காணிப்பில் உலோக நானோ துகள்கள் மீது வலுவான மேற்பரப்பு கொள்ளளவு இருப்பதையும், ஏற்கனவே குறைக்கப்பட்ட உலோக நானோ துகள்களில் அதிக எண்ணிக்கையிலான சுழல்-துருவப்படுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரான்களை சேமிக்க முடியும் என்பதையும் நிரூபித்துள்ளனர், இது இடஞ்சார்ந்த சார்ஜ் நுட்பத்துடன் ஒத்துப்போகிறது. கூடுதலாக, வெளிப்படுத்தப்பட்ட இடஞ்சார்ந்த சார்ஜ் பொறிமுறையை மற்ற மாற்ற உலோக கலவைகளுக்கு நீட்டிக்க முடியும், இது மேம்பட்ட ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளை நிறுவுவதற்கான முக்கிய வழிகாட்டியாக வழங்குகிறது.

ஆராய்ச்சி சிறப்பம்சங்கள்

(1) Li பேட்டரியின் உள்ளே இருக்கும் மின்னணு கட்டமைப்பின் இன்-சிட்டு காந்த கண்காணிப்பு நுட்பம்3O4/ பரிணாமத்தைப் பயன்படுத்தி ஒரு பொதுவான Fe ஆய்வு செய்யப்பட்டது;

(2) Fe3O4In the / Li அமைப்பில், மேற்பரப்பு சார்ஜ் திறன் கூடுதல் திறனின் முக்கிய ஆதாரம் என்பதை வெளிப்படுத்துகிறது;

(3) உலோக நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பு கொள்ளளவு பொறிமுறையானது பரவலான மாற்ற உலோக கலவைகளுக்கு நீட்டிக்கப்படலாம்.

உரை மற்றும் உரை வழிகாட்டி

1. கட்டமைப்பு தன்மை மற்றும் மின்வேதியியல் பண்புகள்

Monodisperse hollow Fe ஆனது வழக்கமான நீர்வெப்ப முறைகள்3O4Nanospheres மூலம் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டது, பின்னர் 100 mAg−1சார்ஜ் மற்றும் மின்னோட்ட அடர்த்தியில் வெளியேற்றப்பட்டது (படம் 1a), முதல் வெளியேற்ற திறன் 1718 mAh g−1, 1370 mAhg, முறையே இரண்டாவது மற்றும் மூன்றாவது முறை. 1மற்றும் 1,364 mAhg−1, இதுவரை 926 mAhg−1எதிர்பார்ப்புகளின் கோட்பாடு. முழுமையாக வெளியேற்றப்பட்ட தயாரிப்பின் BF-STEM படங்கள் (படம் 1b-c) லித்தியம் குறைப்புக்குப் பிறகு, Fe3O4நானோஸ்பியர்ஸ் 1 - 3 nm அளவுள்ள சிறிய Fe நானோ துகள்களாக மாற்றப்பட்டு, Li2O மையத்தில் சிதறடிக்கப்பட்டது என்பதைக் குறிக்கிறது.

மின் வேதியியல் சுழற்சியின் போது காந்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தை நிரூபிக்க, 0.01 V க்கு முழு வெளியேற்றத்திற்குப் பிறகு ஒரு காந்தமயமாக்கல் வளைவு பெறப்பட்டது (படம் 1 டி), நானோ துகள்கள் உருவாவதால் சூப்பர்பரமாக்னடிக் நடத்தை காட்டுகிறது.

படம் 1 (a) 100 mAg−1Fe மின்னோட்ட அடர்த்தியில் சைக்கிள் ஓட்டுதல்3O4/ Li பேட்டரியின் நிலையான மின்னோட்ட சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் வளைவு; (ஆ) முழு லித்தியம் Fe3O4மின்முனையின் BF-STEM படம்; (இ) O மற்றும் Fe இரண்டின் மொத்த2உயர்-தெளிவு BF-STEM படங்களில் Li இருப்பது; (ஈ) Fe3O4முன் (கருப்பு) மற்றும் பின் (நீலம்) மின்முனையின் ஹிஸ்டெரிசிஸ் வளைவுகள் மற்றும் பிந்தையவற்றின் லாங்கேவின் பொருத்தப்பட்ட வளைவு (ஊதா).

2. கட்டமைப்பு மற்றும் காந்த பரிணாம வளர்ச்சியின் நிகழ்நேர கண்டறிதல்

Fe3O4 உடன் இணைக்கப்பட்ட கட்டமைப்பு மற்றும் காந்த மாற்றங்களின் Fe3O4O உடன் மின் வேதியியல் இணைப்பதற்காக, மின்முனைகள் சிட்டு எக்ஸ்-ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் (XRD) மற்றும் சிட்டு காந்த கண்காணிப்பு ஆகியவற்றிற்கு உட்படுத்தப்பட்டன. திறந்த-சுற்று மின்னழுத்தத்திலிருந்து (OCV) 1.2V3O4க்கு ஆரம்ப வெளியேற்றத்தின் போது எக்ஸ்ஆர்டி டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் வடிவங்களின் தொடரில் Fe டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் சிகரங்கள் தீவிரம் அல்லது நிலை (படம் 2a) இரண்டிலும் கணிசமாக மாறவில்லை, இது Fe3O4Li இடைக்கணிப்பு செயல்முறையை மட்டுமே அனுபவித்ததைக் குறிக்கிறது. 3V க்கு சார்ஜ் செய்யும் போது, ​​Fe3O4The ஸ்பைனல் எதிர்ப்பு அமைப்பு அப்படியே இருக்கும், இந்த மின்னழுத்த சாளரத்தில் செயல்முறை மிகவும் மீளக்கூடியது என்று பரிந்துரைக்கிறது. காந்தமயமாக்கல் நிகழ்நேரத்தில் எவ்வாறு உருவாகிறது என்பதை ஆராய்வதற்காக நிலையான மின்னோட்ட மின்னழுத்த-வெளியேற்ற சோதனைகளுடன் இணைந்து மேலும் இடத்திலேயே காந்த கண்காணிப்பு செய்யப்பட்டது (படம் 2 பி).

படம் 2 இன்-சிட்டு எக்ஸ்ஆர்டியின் சிறப்பியல்பு மற்றும் காந்த கண்காணிப்பு.(ஏ) சிட்டு எக்ஸ்ஆர்டியில்; (ஆ) Fe3O4எலக்ட்ரோகெமிக்கல் சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் வளைவு 3 T கீழ் காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்தியது மற்றும் சிட்டு காந்தப் பிரதிபலிப்பில் தொடர்புடைய மீளக்கூடியது.

காந்தமயமாக்கல் மாற்றங்களின் அடிப்படையில் இந்த மாற்ற செயல்முறையைப் பற்றிய அடிப்படை புரிதலைப் பெற, காந்தப் பதில் உண்மையான நேரத்தில் சேகரிக்கப்படுகிறது மற்றும் மின்வேதியியல் ரீதியாக இயக்கப்படும் எதிர்வினைகளுடன் தொடர்புடைய கட்ட மாற்றம் (படம் 3). முதல் வெளியேற்றத்தின் போது, ​​​​Fe3O4The மின்முனைகளின் காந்தமயமாக்கல் பதில் மற்ற சுழற்சிகளிலிருந்து Fe காரணமாக வேறுபடுகிறது என்பது தெளிவாக உள்ளது. திறன் 3V ஆகக் குறைந்தபோது, ​​Fe4O0.78The ஆன்டிஸ்பைனல் கட்டமானது Li3The class FeO ஹாலைட் அமைப்பு O, Fe4O2The கட்டத்தை சார்ஜ் செய்த பிறகு மீட்டெடுக்க முடியாது. அதற்கேற்ப, காந்தமயமாக்கல் வேகமாக 3 μb Fe−4 ஆக குறைகிறது. லித்தியலைசேஷன் தொடரும் போது, ​​புதிய கட்டம் எதுவும் உருவாகவில்லை, மேலும் (0.482) மற்றும் (1) வகுப்பு FeO டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் சிகரங்களின் தீவிரம் பலவீனமடையத் தொடங்கியது. சமம் Fe200O220எலக்ட்ரோடு முழுமையாக இணைக்கப்படும்போது குறிப்பிடத்தக்க XRD உச்சநிலை தக்கவைக்கப்படவில்லை (படம் 3a). Fe4O3 மின்முனையானது 3V இலிருந்து 4V வரை வெளியேற்றப்படும்போது, ​​காந்தமயமாக்கல் (0.78 μb Fe−0.45இலிருந்து 0.482 μbFe−1 ஆக அதிகரித்தது), இது FeO இலிருந்து Fe க்கு மாற்றப்பட்ட எதிர்வினைக்குக் காரணமாகும். பின்னர், வெளியேற்றத்தின் முடிவில், காந்தமயமாக்கல் மெதுவாக 1.266 μB Fe−1 ஆக குறைக்கப்பட்டது. இந்த கண்டுபிடிப்பு முழுமையாக குறைக்கப்பட்ட உலோக Fe1.132Nano துகள்கள் இன்னும் லித்தியம் சேமிப்பு எதிர்வினையில் பங்கேற்கலாம், இதனால் மின்முனைகளின் காந்தமயமாக்கலைக் குறைக்கிறது.

படம் 3 நிலை மாற்றம் மற்றும் காந்தப் பிரதிபலிப்பு ஆகியவற்றின் சிட்டு அவதானிப்புகளில். (ஆ) Fe3O4இன் சிட்டு காந்த விசை அளவீடு / லி செல்களின் மின்வேதியியல் சுழற்சிகள் 3 டி பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப்புலத்தில்.

3. O அமைப்பின் Fe0/Li2 மேற்பரப்பு கொள்ளளவு

Fe3O4எலக்ட்ரோடுகளின் காந்த மாற்றங்கள் குறைந்த மின்னழுத்தங்களில் நிகழ்கின்றன, இதில் கூடுதல் மின்வேதியியல் திறன் பெரும்பாலும் உருவாக்கப்படுகிறது, இது கலத்திற்குள் கண்டுபிடிக்கப்படாத சார்ஜ் கேரியர்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. சாத்தியமான லித்தியம் சேமிப்பக பொறிமுறையை ஆராய்வதற்காக, காந்த மாற்றத்தின் மூலத்தைக் கண்டறிய 3V,4V மற்றும் 0.01V இல் உள்ள காந்தமயமாக்கல் உச்சங்களின் XPS, STEM மற்றும் காந்த செயல்திறன் ஸ்பெக்ட்ரம்0.45O1.4மின் மின்முனைகள் மூலம் Fe ஆய்வு செய்யப்பட்டது. காந்தத் தருணம் காந்த மாற்றத்தைப் பாதிக்கும் முக்கிய காரணியாக இருப்பதாக முடிவுகள் காட்டுகின்றன, ஏனெனில் O அமைப்பின் அளவிடப்பட்ட Fe0/Li2The Ms ஆனது காந்த அனிசோட்ரோபி மற்றும் இன்டர்பார்டிகல் இணைப்பால் பாதிக்கப்படாது.

Fe3O4The இயக்கவியல் பண்புகளை குறைந்த மின்னழுத்தத்தில், வெவ்வேறு ஸ்கேன் விகிதங்களில் சுழற்சி மின்னழுத்தம். படம் 4a இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, செவ்வக சுழற்சி வோல்டாமோகிராம் வளைவு 0.01V மற்றும் 1V இடையேயான மின்னழுத்த வரம்பிற்குள் தோன்றும் (படம் 4a). Fe4O3A கொள்ளளவு பதில் மின்முனையில் ஏற்பட்டதை படம் 4b காட்டுகிறது. நிலையான மின்னோட்டம் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செயல்முறையின் (படம் 4c) மிகவும் மீளக்கூடிய காந்தப் பிரதிபலிப்புடன், மின்முனையின் காந்தமயமாக்கல் வெளியேற்றச் செயல்பாட்டின் போது 1V இலிருந்து 0.01V ஆகக் குறைந்தது, மேலும் சார்ஜிங் செயல்பாட்டின் போது மீண்டும் அதிகரித்தது, இது Fe0Of மின்தேக்கி போன்றது என்பதைக் குறிக்கிறது. மேற்பரப்பு எதிர்வினை மிகவும் மீளக்கூடியது.

படம் 4 மின்வேதியியல் பண்புகள் மற்றும் 0.011 V இல் உள்ள சிட்டு காந்த குணாதிசயங்கள் (இ) 5 டி பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப்புலத்தின் கீழ் சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் வளைவுடன் தொடர்புடைய காந்தமயமாக்கலின் மீளக்கூடிய மாற்றம்.

மேலே குறிப்பிடப்பட்ட Fe3O4எலக்ட்ரோடுகளின் மின்வேதியியல், கட்டமைப்பு மற்றும் காந்த அம்சங்கள், கூடுதல் பேட்டரி திறன் Fe0ஆல் தீர்மானிக்கப்படுகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. சுழல்-துருவப்படுத்தப்பட்ட கொள்ளளவு என்பது இடைமுகத்தில் சுழல்-துருவப்படுத்தப்பட்ட சார்ஜ் குவிப்பின் விளைவாகும் மற்றும் சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றத்தின் போது ஒரு காந்த பதிலைக் காட்ட முடியும் பெரிய மேற்பரப்பு-தொகுதி விகிதங்கள் மற்றும் மிகவும் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட d சுற்றுப்பாதைகள் காரணமாக ஃபெர்மி மட்டத்தில் நிலைகளின் அதிக அடர்த்தியை உணர்கின்றன. மேயரின் ஸ்பேஷியல் சார்ஜ் சேமிப்பகத்தின் கோட்பாட்டு மாதிரியின்படி, பெரிய அளவிலான எலக்ட்ரான்களை உலோக Fe நானோ துகள்களின் சுழல்-பிளவு பட்டைகளில் சேமிக்க முடியும் என்று ஆசிரியர்கள் முன்மொழிகின்றனர், இது Fe / Li3Creating spin-polarized surface capacitors in O nanocomposites ( படம் 4).

வரைபடம் 5Fe/Li2A O-இடைமுகத்தில் சுழல்-துருவப்படுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் மேற்பரப்பு கொள்ளளவின் திட்டவட்டமான பிரதிநிதித்துவம்.(A) ஃபெரோ காந்த உலோகத் துகள்களின் மேற்பரப்பின் சுழல் துருவமுனைப்பு நிலை அடர்த்தியின் திட்ட வரைபடம் (வெளியேற்றுவதற்கு முன்னும் பின்னும்), இரும்பின் மொத்த சுழல் துருவமுனைப்பு; (ஆ) மிகைப்படுத்தப்பட்ட லித்தியத்தின் மேற்பரப்பு மின்தேக்கி மாதிரியில் ஸ்பேஸ் சார்ஜ் பகுதியின் உருவாக்கம்.

சுருக்கம் மற்றும் அவுட்லுக்

இந்த லித்தியம்-அயன் பேட்டரிக்கான கூடுதல் சேமிப்பகத் திறனின் மூலத்தை வெளிப்படுத்த O நானோகாம்போசிட்டின் உள் மின்னணு கட்டமைப்பின் பரிணாம வளர்ச்சியின் மூலம் TM / Li மேம்பட்ட இடத்தில் உள்ள காந்த கண்காணிப்பு மூலம் ஆராயப்பட்டது. Fe2O3/Li மாதிரி செல் அமைப்பில், மின் வேதியியல் ரீதியாக குறைக்கப்பட்ட Fe நானோ துகள்கள் அதிக அளவு சுழல்-துருவ எலக்ட்ரான்களை சேமிக்க முடியும் என்று முடிவுகள் காட்டுகின்றன. சோதனைகள் மேலும் சரிபார்க்கப்பட்டது CoO, NiO மற்றும் FeF4 மற்றும் Fe2 N மின்முனைப் பொருளில் அத்தகைய கொள்ளளவு இருப்பது லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளில் உலோக நானோ துகள்களின் சுழல்-துருவப்படுத்தப்பட்ட மேற்பரப்பு கொள்ளளவு இருப்பதைக் குறிக்கிறது மற்றும் பிற மாற்றங்களில் இந்த இடஞ்சார்ந்த சார்ஜ் சேமிப்பு பொறிமுறையைப் பயன்படுத்துவதற்கான அடித்தளத்தை அமைக்கிறது. உலோக கலவை அடிப்படையிலான மின்முனை பொருட்கள்.

இலக்கிய இணைப்பு

இடமாற்ற உலோக ஆக்சைடு லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் கூடுதல் சேமிப்புத் திறன் சிட்டு மேக்னடோமெட்ரி மூலம் வெளிப்படுத்தப்பட்டது (நேச்சர் மெட்டீரியல்ஸ் , 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)

செயல்திறனில் லித்தியம் எலக்ட்ரோடு செதில் வடிவமைப்பு சூத்திரம் மற்றும் எலக்ட்ரோடு செதில் குறைபாடுகளின் செல்வாக்கு

1. துருவ திரைப்பட வடிவமைப்பு அடித்தள கட்டுரை

லித்தியம் பேட்டரி மின்முனையானது உலோகத் திரவத்தில் சமமாகப் பயன்படுத்தப்படும் துகள்களால் ஆன பூச்சு ஆகும். லித்தியம் அயன் பேட்டரி எலக்ட்ரோடு பூச்சு ஒரு கூட்டுப் பொருளாகக் கருதப்படலாம், முக்கியமாக மூன்று பகுதிகளைக் கொண்டது:

(1) செயலில் உள்ள பொருள் துகள்கள்;

(2) கடத்தும் முகவர் மற்றும் முகவர் (கார்பன் பிசின் கட்டம்) ஆகியவற்றின் தொகுதி கட்டம்;

(3) துளை, எலக்ட்ரோலைட்டுடன் நிரப்பவும்.

ஒவ்வொரு கட்டத்தின் தொகுதி உறவும் இவ்வாறு வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:

போரோசிட்டி + உயிருள்ள பொருளின் அளவு பின்னம் + கார்பன் பிசின் கட்ட அளவு பின்னம் =1

லித்தியம் பேட்டரி எலக்ட்ரோடு வடிவமைப்பின் வடிவமைப்பு மிகவும் முக்கியமானது, இப்போது லித்தியம் பேட்டரி எலக்ட்ரோடு வடிவமைப்பின் அடிப்படை அறிவு சுருக்கமாக அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளது.

(1) மின்முனைப் பொருளின் கோட்பாட்டுத் திறன் மின்முனைப் பொருளின் கோட்பாட்டுத் திறன், அதாவது மின்வேதியியல் வினையில் ஈடுபடும் பொருளில் உள்ள அனைத்து லித்தியம் அயனிகளும் வழங்கும் திறன், அதன் மதிப்பு பின்வரும் சமன்பாட்டால் கணக்கிடப்படுகிறது:

எடுத்துக்காட்டாக, LiFePO4The மோலார் நிறை 157.756 g/mol ஆகும், மேலும் அதன் தத்துவார்த்த திறன்:

இந்த கணக்கிடப்பட்ட மதிப்பு கோட்பாட்டு கிராம் திறன் மட்டுமே. பொருளின் மீளக்கூடிய கட்டமைப்பை உறுதி செய்வதற்காக, உண்மையான லித்தியம் அயன் அகற்றும் குணகம் 1 க்கும் குறைவாக உள்ளது, மேலும் பொருளின் உண்மையான கிராம் திறன்:

பொருளின் உண்மையான கிராம் கொள்ளளவு = லித்தியம் அயன் அன்ப்ளக்கிங் குணகத்தின் தத்துவார்த்த திறன்

(2) பேட்டரி வடிவமைப்பு திறன் மற்றும் மிகவும் ஒரு பக்க அடர்த்தி பேட்டரி வடிவமைப்பு திறன் பின்வரும் சூத்திரம் மூலம் கணக்கிட முடியும்: பேட்டரி வடிவமைப்பு திறன் = பூச்சு மேற்பரப்பு அடர்த்தி செயலில் பொருள் விகிதம் செயலில் பொருள் கிராம் திறன் துருவ தாள் பூச்சு பகுதி

அவற்றில், பூச்சுகளின் மேற்பரப்பு அடர்த்தி ஒரு முக்கிய வடிவமைப்பு அளவுருவாகும். சுருக்க அடர்த்தி மாறாமல் இருக்கும்போது, ​​பூச்சு மேற்பரப்பு அடர்த்தியின் அதிகரிப்பு என்பது துருவ தாள் தடிமன் அதிகரிக்கிறது, எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற தூரம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் எலக்ட்ரான் எதிர்ப்பு அதிகரிக்கிறது, ஆனால் அதிகரிப்பு அளவு குறைவாக உள்ளது. தடிமனான மின்முனைத் தாளில், எலக்ட்ரோலைட்டில் லித்தியம் அயனிகளின் இடம்பெயர்வு மின்மறுப்பின் அதிகரிப்பு விகித பண்புகளை பாதிக்க முக்கிய காரணமாகும். போரோசிட்டி மற்றும் துளை திருப்பங்களைக் கருத்தில் கொண்டு, துளையில் உள்ள அயனிகளின் இடம்பெயர்வு தூரம் துருவ தாளின் தடிமனை விட பல மடங்கு அதிகம்.

(3) எதிர்மறை-நேர்மறை திறன் விகிதம் N / P எதிர்மறை திறன் மற்றும் நேர்மறை திறன் விகிதம் பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகிறது:

N/P 1.0 ஐ விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும், பொதுவாக 1.04~1.20, இது முக்கியமாக பாதுகாப்பு வடிவமைப்பில் உள்ளது, எதிர்மறையான பக்க லித்தியம் அயனியை ஏற்றுக்கொள்ளும் ஆதாரம் இல்லாமல் மழைப்பொழிவில் இருந்து தடுக்க, பூச்சு விலகல் போன்ற செயல்முறை திறனை கருத்தில் கொள்ள வடிவமைப்பு. இருப்பினும், N/P மிகப் பெரியதாக இருக்கும்போது, ​​பேட்டரி மீளமுடியாத திறனை இழக்கும், இதன் விளைவாக குறைந்த பேட்டரி திறன் மற்றும் குறைந்த பேட்டரி ஆற்றல் அடர்த்தி.

லித்தியம் டைட்டனேட் அனோடிற்கு, நேர்மறை மின்முனையின் அதிகப்படியான வடிவமைப்பு ஏற்றுக்கொள்ளப்படுகிறது, மேலும் பேட்டரி திறன் லித்தியம் டைட்டனேட் அனோடின் திறனால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. நேர்மறை அதிகப்படியான வடிவமைப்பு பேட்டரியின் உயர் வெப்பநிலை செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கு உகந்தது: அதிக வெப்பநிலை வாயு முக்கியமாக எதிர்மறை மின்முனையிலிருந்து வருகிறது. நேர்மறை அதிகப்படியான வடிவமைப்பில், எதிர்மறை ஆற்றல் குறைவாக உள்ளது, மேலும் லித்தியம் டைட்டனேட்டின் மேற்பரப்பில் SEI படத்தை உருவாக்குவது எளிது.

(4) பூச்சுகளின் சுருக்க அடர்த்தி மற்றும் போரோசிட்டி உற்பத்தி செயல்பாட்டில், பேட்டரி மின்முனையின் பூச்சு சுருக்க அடர்த்தி பின்வரும் சூத்திரத்தால் கணக்கிடப்படுகிறது. துருவத் தாள் உருட்டப்படும்போது, ​​உலோகத் தகடு நீட்டிக்கப்படுவதைக் கருத்தில் கொண்டு, உருளைக்குப் பிறகு பூச்சுகளின் மேற்பரப்பு அடர்த்தி பின்வரும் சூத்திரத்தால் கணக்கிடப்படுகிறது.

முன்னர் குறிப்பிட்டபடி, பூச்சு வாழ்க்கைப் பொருள் கட்டம், கார்பன் பிசின் கட்டம் மற்றும் துளை ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் போரோசிட்டியை பின்வரும் சமன்பாட்டின் மூலம் கணக்கிடலாம்.

அவற்றில், பூச்சுகளின் சராசரி அடர்த்தி: லித்தியம் பேட்டரி மின்முனையானது பூச்சுகளின் ஒரு வகையான தூள் துகள்கள் ஆகும், ஏனெனில் தூள் துகள் மேற்பரப்பு கரடுமுரடான, ஒழுங்கற்ற வடிவம், குவியும் போது, ​​துகள்கள் மற்றும் துகள்களுக்கு இடையில் உள்ள துகள்கள் மற்றும் சில துகள்கள் விரிசல் மற்றும் துளைகள் உள்ளன. எனவே தூள் அளவு, தூள் துகள்கள் மற்றும் துகள்கள் இடையே உள்ள துளைகள், எனவே, மின்முனை பூச்சு அடர்த்தி மற்றும் போரோசிட்டி பிரதிநிதித்துவம் தொடர்புடைய பல்வேறு. தூள் துகள்களின் அடர்த்தி ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கு பொடியின் வெகுஜனத்தைக் குறிக்கிறது. தூளின் அளவைப் பொறுத்து, இது மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது: உண்மையான அடர்த்தி, துகள் அடர்த்தி மற்றும் குவிப்பு அடர்த்தி. பல்வேறு அடர்த்திகள் பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகின்றன:

1. உண்மையான அடர்த்தி என்பது துகள்களின் உள் மற்றும் வெளிப்புற இடைவெளிகளைத் தவிர்த்து, தூள் வெகுஜனத்தை தொகுதி (உண்மையான அளவு) மூலம் பிரிப்பதன் மூலம் பெறப்பட்ட அடர்த்தியைக் குறிக்கிறது. அதாவது, அனைத்து வெற்றிடங்களின் அளவைத் தவிர்த்துப் பிறகு பெறப்பட்ட பொருளின் அடர்த்தி.
2. துகள் அடர்த்தி என்பது திறந்த துளை மற்றும் மூடிய துளை உட்பட துகள் அளவால் வகுக்கப்பட்ட தூள் வெகுஜனத்தைப் பிரிப்பதன் மூலம் பெறப்பட்ட துகள்களின் அடர்த்தியைக் குறிக்கிறது. அதாவது, துகள்களுக்கு இடையிலான இடைவெளி, ஆனால் துகள்களுக்குள் இருக்கும் நுண்ணிய துளைகள் அல்ல, துகள்களின் அடர்த்தி.
3. குவிப்பு அடர்த்தி, அதாவது, பூச்சு அடர்த்தி, தூள் வெகுஜனத்தால் பெறப்பட்ட அடர்த்தியை தூளால் உருவாக்கப்பட்ட பூச்சுகளின் அளவால் வகுக்கப்படுகிறது. பயன்படுத்தப்படும் தொகுதியில் துகள்களின் துளைகள் மற்றும் துகள்களுக்கு இடையில் உள்ள வெற்றிடங்கள் ஆகியவை அடங்கும்.

அதே தூளுக்கு, உண்மையான அடர்த்தி> துகள் அடர்த்தி> பொதி அடர்த்தி. தூளின் போரோசிட்டி என்பது தூள் துகள் பூச்சுகளில் உள்ள துளைகளின் விகிதமாகும், அதாவது தூள் துகள்கள் மற்றும் துகள்களின் துளைகளுக்கு இடையிலான வெற்றிடத்தின் அளவின் விகிதம் பூச்சுகளின் மொத்த அளவிற்கு, இது பொதுவாக வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு சதவீதமாக. தூளின் போரோசிட்டி என்பது துகள் உருவவியல், மேற்பரப்பு நிலை, துகள் அளவு மற்றும் துகள் அளவு விநியோகம் ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடைய ஒரு விரிவான பண்பு ஆகும். அதன் போரோசிட்டி எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் லித்தியம் அயன் பரிமாற்றத்தின் ஊடுருவலை நேரடியாக பாதிக்கிறது. பொதுவாக, பெரிய போரோசிட்டி, எலக்ட்ரோலைட் ஊடுருவலை எளிதாக்குகிறது மற்றும் லித்தியம் அயன் பரிமாற்றம் வேகமாக இருக்கும். எனவே, லித்தியம் பேட்டரியின் வடிவமைப்பில், சில நேரங்களில் போரோசிட்டியை தீர்மானிக்க, பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பாதரச அழுத்த முறை, வாயு உறிஞ்சுதல் முறை போன்றவை. அடர்த்தி கணக்கீட்டைப் பயன்படுத்தியும் பெறலாம். கணக்கீடுகளுக்கு வெவ்வேறு அடர்த்திகளைப் பயன்படுத்தும் போது போரோசிட்டி வெவ்வேறு தாக்கங்களைக் கொண்டிருக்கலாம். உயிருள்ள பொருளின் போரோசிட்டியின் அடர்த்தி, கடத்தும் முகவர் மற்றும் பைண்டர் ஆகியவை உண்மையான அடர்த்தியால் கணக்கிடப்படும்போது, ​​கணக்கிடப்பட்ட போரோசிட்டியானது துகள்களுக்கும் துகள்களுக்குள் இருக்கும் இடைவெளிக்கும் இடையே உள்ள இடைவெளியை உள்ளடக்கியது. உயிருள்ள பொருள், கடத்தும் முகவர் மற்றும் பைண்டர் ஆகியவற்றின் போரோசிட்டி துகள் அடர்த்தியால் கணக்கிடப்படும் போது, ​​கணக்கிடப்பட்ட போரோசிட்டி துகள்களுக்கு இடையிலான இடைவெளியை உள்ளடக்கியது, ஆனால் துகள்களுக்குள் உள்ள இடைவெளி அல்ல. எனவே, லித்தியம் பேட்டரி மின்முனைத் தாளின் துளை அளவும் பல அளவிலானது, பொதுவாக துகள்களுக்கு இடையிலான இடைவெளி மைக்ரான் அளவிலான அளவில் இருக்கும், அதே சமயம் துகள்களுக்குள் இருக்கும் இடைவெளி நானோமீட்டர் முதல் துணை-சப்மிக்ரான் அளவு வரை இருக்கும். நுண்ணிய மின்முனைகளில், பயனுள்ள டிஃப்யூசிவிட்டி மற்றும் கடத்துத்திறன் போன்ற போக்குவரத்து பண்புகளின் உறவை பின்வரும் சமன்பாட்டின் மூலம் வெளிப்படுத்தலாம்:

D0 என்பது பொருளின் உள்ளார்ந்த பரவல் (கடத்தல்) வீதத்தைக் குறிக்கும் இடத்தில், ε என்பது தொடர்புடைய கட்டத்தின் தொகுதிப் பகுதி, மற்றும் τ என்பது தொடர்புடைய கட்டத்தின் சுற்று வளைவு ஆகும். மேக்ரோஸ்கோபிக் ஒரே மாதிரியான மாதிரியில், ப்ரூக்மேன் உறவு பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, நுண்ணிய மின்முனைகளின் பயனுள்ள நேர்மறையை மதிப்பிடுவதற்கு குணகம் ɑ =1.5 ஐ எடுத்துக்கொள்கிறது.

எலக்ட்ரோலைட் நுண்ணிய மின்முனைகளின் துளைகளில் நிரப்பப்படுகிறது, இதில் லித்தியம் அயனிகள் எலக்ட்ரோலைட் மூலம் நடத்தப்படுகின்றன, மேலும் லித்தியம் அயனிகளின் கடத்தும் பண்புகள் போரோசிட்டியுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையவை. பெரிய போரோசிட்டி, எலக்ட்ரோலைட் கட்டத்தின் தொகுதிப் பகுதி அதிகமாகும், மேலும் லித்தியம் அயனிகளின் செயல்திறன் கடத்துத்திறன் அதிகமாகும். நேர்மறை மின்முனைத் தாளில், எலக்ட்ரான்கள் கார்பன் பிசின் கட்டத்தின் மூலம் பரவுகின்றன, கார்பன் பிசின் கட்டத்தின் தொகுதிப் பகுதி மற்றும் கார்பன் பிசின் கட்டத்தின் மாற்றுப்பாதை ஆகியவை எலக்ட்ரான்களின் பயனுள்ள கடத்துத்திறனை நேரடியாக தீர்மானிக்கின்றன.

கார்பன் பிசின் கட்டத்தின் போரோசிட்டி மற்றும் வால்யூம் பின்னம் முரண்படுகிறது, மேலும் பெரிய போரோசிட்டி தவிர்க்க முடியாமல் கார்பன் பிசின் கட்டத்தின் தொகுதிப் பகுதிக்கு வழிவகுக்கிறது, எனவே, லித்தியம் அயனிகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் பயனுள்ள கடத்தும் பண்புகளும் படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி முரண்படுகின்றன. போரோசிட்டி குறைவதால், எலக்ட்ரான் செயல்திறன் கடத்துத்திறன் அதிகரிக்கும் போது லித்தியம் அயன் செயல்திறன் கடத்துத்திறன் குறைகிறது. இரண்டையும் எவ்வாறு சமநிலைப்படுத்துவது என்பது மின்முனை வடிவமைப்பிலும் முக்கியமானது.

படம் 2 போரோசிட்டி மற்றும் லித்தியம் அயன் மற்றும் எலக்ட்ரான் கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றின் திட்ட வரைபடம்

2. துருவ குறைபாடுகளின் வகை மற்றும் கண்டறிதல்

 

தற்போது, ​​பேட்டரி துருவம் தயாரிக்கும் செயல்பாட்டில், தயாரிப்புகளின் உற்பத்தி குறைபாடுகளை திறம்பட அடையாளம் காணவும், குறைபாடுள்ள தயாரிப்புகளை அகற்றவும், உற்பத்தி வரிசைக்கு சரியான நேரத்தில் கருத்து தெரிவிக்கவும், உற்பத்திக்கான தானியங்கு அல்லது கைமுறை மாற்றங்களைச் செய்யவும், மேலும் மேலும் ஆன்லைன் கண்டறிதல் தொழில்நுட்பங்கள் பின்பற்றப்படுகின்றன. செயல்முறை, குறைபாடு விகிதம் குறைக்க.

துருவத் தாள் தயாரிப்பில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஆன்-லைன் கண்டறிதல் தொழில்நுட்பங்களில் குழம்புத் தன்மையைக் கண்டறிதல், துருவத் தாள் தரத்தைக் கண்டறிதல், பரிமாணத்தைக் கண்டறிதல் போன்றவை அடங்கும். உண்மையான நேரத்தில் குழம்பு பண்புகள், குழம்பு நிலைத்தன்மையை சோதிக்க; (1) பூச்சு செயல்பாட்டில் எக்ஸ்-ரே அல்லது β-ரேயைப் பயன்படுத்துதல், அதன் உயர் அளவீட்டுத் துல்லியம், ஆனால் பெரிய கதிர்வீச்சு, உபகரணங்களின் அதிக விலை மற்றும் பராமரிப்பு சிக்கல்; (2) துருவத் தாளின் தடிமன் அளவிட லேசர் ஆன்லைன் தடிமன் அளவீட்டுத் தொழில்நுட்பம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அளவீட்டுத் துல்லியம் ± 3. 1 μm ஐ அடையலாம், இது நிகழ்நேரத்தில் அளவிடப்பட்ட தடிமன் மற்றும் தடிமன் ஆகியவற்றின் மாற்றப் போக்கைக் காண்பிக்கும், தரவு கண்டறியும் தன்மையை எளிதாக்குகிறது மற்றும் பகுப்பாய்வு; (0) CCD பார்வை தொழில்நுட்பம், அதாவது, வரிசை வரிசை CCD ஆனது அளவிடப்பட்ட பொருளை ஸ்கேன் செய்ய பயன்படுத்தப்படுகிறது, நிகழ்நேர பட செயலாக்கம் மற்றும் குறைபாடு வகைகளின் பகுப்பாய்வு, துருவ தாள் மேற்பரப்பு குறைபாடுகளை அழிக்காத ஆன்லைன் கண்டறிதலை உணர்தல்.

தரக் கட்டுப்பாட்டுக்கான ஒரு கருவியாக, குறைபாடுகள் மற்றும் பேட்டரி செயல்திறன் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பைப் புரிந்துகொள்வதற்கும், அரை முடிக்கப்பட்ட தயாரிப்புகளுக்கான தகுதியான / தகுதியற்ற அளவுகோல்களைத் தீர்மானிக்க, ஆன்லைன் சோதனை தொழில்நுட்பம் அவசியம்.

பிந்தைய பகுதியில், லித்தியம்-அயன் பேட்டரியின் மேற்பரப்பு குறைபாடு கண்டறிதல் தொழில்நுட்பத்தின் புதிய முறை, அகச்சிவப்பு வெப்ப இமேஜிங் தொழில்நுட்பம் மற்றும் இந்த பல்வேறு குறைபாடுகள் மற்றும் மின்வேதியியல் செயல்திறன் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு சுருக்கமாக அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. டி. மொஹந்தி மோகந்தி மற்றும் பலர் ஒரு முழுமையான ஆய்வு.

(1) துருவத் தாள் மேற்பரப்பில் பொதுவான குறைபாடுகள்

படம் 3 லித்தியம் அயன் பேட்டரி மின்முனையின் மேற்பரப்பில் உள்ள பொதுவான குறைபாடுகளைக் காட்டுகிறது, இடதுபுறத்தில் ஆப்டிகல் படம் மற்றும் வலதுபுறத்தில் தெர்மல் இமேஜரால் படம் பிடிக்கப்பட்டது.

படம் 3 துருவத் தாளின் மேற்பரப்பில் பொதுவான குறைபாடுகள்: (a, b) புடைப்பு உறை / மொத்த; (c, d) துளி பொருள் / பின்ஹோல்; (e, f) உலோக வெளிநாட்டு உடல்; (g, h) சீரற்ற பூச்சு

 

(A, b) உயர்த்தப்பட்ட வீக்கம்/மொத்தம், குழம்பு சமமாக கிளறப்பட்டாலோ அல்லது பூச்சு வேகம் நிலையற்றதாக இருந்தாலோ இத்தகைய குறைபாடுகள் ஏற்படலாம். பிசின் மற்றும் கார்பன் பிளாக் கடத்தும் முகவர்களின் கிரேகேஷன் செயலில் உள்ள பொருட்களின் குறைந்த உள்ளடக்கம் மற்றும் துருவ மாத்திரைகளின் குறைந்த எடைக்கு வழிவகுக்கிறது.

 

(c, d) துளி / பின்ஹோல், இந்த குறைபாடுள்ள பகுதிகள் பூசப்படாது மற்றும் பொதுவாக குழம்பில் உள்ள குமிழ்களால் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. அவை செயலில் உள்ள பொருட்களின் அளவைக் குறைத்து, சேகரிப்பாளரை எலக்ட்ரோலைட்டுக்கு வெளிப்படுத்துகின்றன, இதனால் மின்வேதியியல் திறன் குறைகிறது.

 

(E, f) உலோக வெளிநாட்டு உடல்கள், உபகரணங்கள் மற்றும் சூழலில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட குழம்பு அல்லது உலோக வெளிநாட்டு உடல்கள் மற்றும் உலோக வெளிநாட்டு உடல்கள் லித்தியம் பேட்டரிகளுக்கு பெரும் தீங்கு விளைவிக்கும். பெரிய உலோகத் துகள்கள் நேரடியாக உதரவிதானத்தை பாதிக்கின்றன, இதன் விளைவாக நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனைகளுக்கு இடையில் ஒரு குறுகிய சுற்று ஏற்படுகிறது, இது ஒரு இயற்பியல் குறுகிய சுற்று ஆகும். கூடுதலாக, உலோக வெளிநாட்டு உடல் நேர்மறை மின்முனையில் கலக்கும்போது, ​​​​சார்ஜ் செய்த பிறகு நேர்மறை ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது, உலோகம் கரைந்து, எலக்ட்ரோலைட் வழியாக பரவுகிறது, பின்னர் எதிர்மறை மேற்பரப்பில் வீழ்கிறது, இறுதியாக உதரவிதானத்தை துளைத்து, ஒரு குறுகிய சுற்று உருவாகிறது. இது ஒரு இரசாயன கலைப்பு குறுகிய சுற்று ஆகும். பேட்டரி தொழிற்சாலை தளத்தில் மிகவும் பொதுவான உலோக வெளிநாட்டு உடல்கள் Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS போன்றவை.

 

(g, h) குழம்பு போன்ற சீரற்ற பூச்சு போதுமானதாக இல்லை, துகள் பெரியதாக இருக்கும்போது துகள் நேர்த்தியானது கோடுகளாகத் தோன்றுவது எளிது, இதன் விளைவாக சீரற்ற பூச்சு ஏற்படுகிறது, இது பேட்டரி திறனின் நிலைத்தன்மையைப் பாதிக்கும், மேலும் முழுமையாகத் தோன்றும். பூச்சு பட்டை இல்லை, திறன் மற்றும் பாதுகாப்பில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

(2) துருவ சிப் மேற்பரப்பு குறைபாடு கண்டறிதல் தொழில்நுட்பம் அகச்சிவப்பு (IR) வெப்ப இமேஜிங் தொழில்நுட்பம் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் செயல்திறனை சேதப்படுத்தும் உலர் மின்முனைகளில் சிறிய குறைபாடுகளைக் கண்டறியப் பயன்படுகிறது. ஆன்லைனில் கண்டறியும் போது, ​​எலக்ட்ரோடு குறைபாடு அல்லது மாசுபாடு கண்டறியப்பட்டால், அதை துருவ தாளில் குறிக்கவும், அடுத்தடுத்த செயல்பாட்டில் அதை அகற்றவும், மேலும் அதை உற்பத்தி வரிக்கு கருத்து தெரிவிக்கவும், குறைபாடுகளை அகற்ற சரியான நேரத்தில் செயல்முறையை சரிசெய்யவும். அகச்சிவப்பு கதிர் என்பது ஒரு வகையான மின்காந்த அலை ஆகும், இது ரேடியோ அலைகள் மற்றும் புலப்படும் ஒளியின் அதே தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பின் வெப்பநிலை பரவலை மனிதக் கண்ணின் புலப்படும் படமாக மாற்ற ஒரு சிறப்பு மின்னணு சாதனம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பின் வெப்பநிலை விநியோகத்தை வெவ்வேறு வண்ணங்களில் காட்ட அகச்சிவப்பு வெப்ப இமேஜிங் தொழில்நுட்பம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த மின்னணு சாதனம் அகச்சிவப்பு வெப்ப இமேஜர் என்று அழைக்கப்படுகிறது. முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு (-273℃) மேலே உள்ள அனைத்து பொருட்களும் அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சை வெளியிடுகின்றன.
படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அகச்சிவப்பு வெப்ப தோராயமான (IR கேமரா) அகச்சிவப்பு கண்டறிதல் மற்றும் ஆப்டிகல் இமேஜிங் நோக்கத்தைப் பயன்படுத்தி, அளவிடப்பட்ட இலக்கு பொருளின் அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சு ஆற்றல் விநியோக வடிவத்தை ஏற்று, அகச்சிவப்பு கண்டுபிடிப்பாளரின் ஒளிச்சேர்க்கை உறுப்பு மீது பிரதிபலிக்கிறது. அகச்சிவப்பு வெப்பப் படம், இது பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள வெப்ப விநியோக புலத்துடன் ஒத்துள்ளது. ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பில் குறைபாடு இருந்தால், அந்த பகுதியில் வெப்பநிலை மாறுகிறது. எனவே, இந்த தொழில்நுட்பம் பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள குறைபாடுகளைக் கண்டறியவும் பயன்படுத்தப்படலாம், குறிப்பாக ஆப்டிகல் கண்டறிதல் வழிமுறைகளால் வேறுபடுத்த முடியாத சில குறைபாடுகளுக்கு ஏற்றது. லித்தியம் அயன் பேட்டரியின் உலர்த்தும் மின்முனையானது ஆன்லைனில் கண்டறியப்பட்டால், மின்முனை மின்முனையானது முதலில் ஃபிளாஷ் மூலம் கதிர்வீச்சு செய்யப்படுகிறது, மேற்பரப்பு வெப்பநிலை மாறுகிறது, பின்னர் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை வெப்ப இமேஜர் மூலம் கண்டறியப்படுகிறது. வெப்பப் பரவல் படம் காட்சிப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் மேற்பரப்பு குறைபாடுகளைக் கண்டறிந்து அவற்றை சரியான நேரத்தில் குறிக்க படம் நிகழ்நேரத்தில் செயலாக்கப்பட்டு பகுப்பாய்வு செய்யப்படுகிறது.D. மொஹந்தி ஆய்வானது, மின்முனைத் தாள் மேற்பரப்பின் வெப்பநிலை விநியோகப் படத்தைக் கண்டறிய, கோட்டர் உலர்த்தும் அடுப்பின் கடையில் ஒரு வெப்ப இமேஜரை நிறுவியது.

படம் 5 (a) என்பது NMC நேர்மறை துருவ தாளின் பூச்சு மேற்பரப்பின் வெப்பநிலை விநியோக வரைபடமாகும், இது வெப்ப இமேஜரால் கண்டறியப்பட்டது, இது நிர்வாணக் கண்ணால் வேறுபடுத்த முடியாத மிகச் சிறிய குறைபாட்டைக் கொண்டுள்ளது. பாதை பிரிவுடன் தொடர்புடைய வெப்பநிலை விநியோக வளைவு, குறைபாடு புள்ளியில் வெப்பநிலை ஸ்பைக்குடன், உள் உள்ளீட்டில் காட்டப்பட்டுள்ளது. படம் 5 (b) இல், துருவத் தாள் மேற்பரப்பின் குறைபாடுடன் தொடர்புடைய பெட்டியில் வெப்பநிலை உள்நாட்டில் அதிகரிக்கிறது. படம் 6 என்பது எதிர்மறை மின்முனைத் தாளின் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை விநியோக வரைபடமாகும், இது குறைபாடுகள் இருப்பதைக் காட்டுகிறது, அங்கு வெப்பநிலையின் உச்சம் குமிழி அல்லது மொத்தத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது, மேலும் வெப்பநிலை குறையும் பகுதி பின்ஹோல் அல்லது துளிக்கு ஒத்திருக்கிறது.

படம் 5 நேர்மறை மின்முனை தாள் மேற்பரப்பின் வெப்பநிலை விநியோகம்

படம் 6 எதிர்மறை மின்முனை மேற்பரப்பின் வெப்பநிலை விநியோகம்

 

வெப்பநிலை விநியோகத்தின் வெப்ப இமேஜிங் கண்டறிதல் துருவத் தாள் மேற்பரப்புக் குறைபாட்டைக் கண்டறிவதற்கான ஒரு நல்ல வழிமுறையாகும், இது துருவத் தாள் உற்பத்தியின் தரக் கட்டுப்பாட்டிற்குப் பயன்படுத்தப்படலாம்.3. பேட்டரி செயல்திறனில் துருவ தாள் மேற்பரப்பு குறைபாடுகளின் விளைவு

 

(1) பேட்டரி பெருக்கி திறன் மற்றும் கூலொம்ப் செயல்திறன் மீதான தாக்கம்

படம் 7 ஆனது பேட்டரி பெருக்கி திறன் மற்றும் கூலன் செயல்திறனில் மொத்த மற்றும் பின்ஹோலின் செல்வாக்கு வளைவைக் காட்டுகிறது. மொத்தமானது உண்மையில் பேட்டரி திறனை மேம்படுத்தலாம், ஆனால் கூலன் செயல்திறனைக் குறைக்கும். பின்ஹோல் பேட்டரி திறன் மற்றும் குலுன் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது, மேலும் குலுன் செயல்திறன் அதிக விகிதத்தில் வெகுவாகக் குறைகிறது.

படம் 7 கத்தோட் மொத்த மற்றும் பேட்டரி திறன் மற்றும் படம் 8 செயல்திறன் மீது பின்ஹோல் விளைவு சீரற்ற பூச்சு, மற்றும் உலோக வெளிநாட்டு உடல் Co மற்றும் Al பேட்டரி திறன் மற்றும் செயல்திறன் வளைவின் விளைவு, சீரற்ற பூச்சு பேட்டரி அலகு நிறை திறன் 10% குறைக்கிறது - 20%, ஆனால் முழு பேட்டரி திறன் 60% குறைந்துள்ளது, இது துருவ துண்டில் வாழும் நிறை கணிசமாகக் குறைந்துள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது. மெட்டல் கோ வெளிநாட்டு உடல் திறன் மற்றும் கூலம்ப் செயல்திறன் குறைக்கப்பட்டது, 2C மற்றும் 5C உயர் உருப்பெருக்கத்தில் கூட, திறன் இல்லை, இது லித்தியம் மற்றும் லித்தியம் உட்பொதிக்கப்பட்ட மின்வேதியியல் எதிர்வினையில் உலோக Co உருவாவதால் இருக்கலாம் அல்லது உலோகத் துகள்களாக இருக்கலாம். மைக்ரோ ஷார்ட் சர்க்யூட்டை ஏற்படுத்திய உதரவிதான துளை தடுக்கப்பட்டது.

படம் 8 பேட்டரி பெருக்கி திறன் மற்றும் கூலன் செயல்திறன் மீது நேர்மறை மின்முனையின் சீரற்ற பூச்சு மற்றும் உலோக வெளிநாட்டு உடல்கள் Co மற்றும் Al விளைவுகள்

கேத்தோடு தாள் குறைபாடுகளின் சுருக்கம்: கேத்தோடு தாள் பூச்சுகளில் உள்ள ஏட்ஸ் பேட்டரியின் கூலம்ப் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது. நேர்மறை பூச்சுகளின் பின்ஹோல் கூலம்ப் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது, இதன் விளைவாக மோசமான பெருக்கி செயல்திறன், குறிப்பாக அதிக மின்னோட்ட அடர்த்தியில். பன்முகத்தன்மை கொண்ட பூச்சு மோசமான உருப்பெருக்க செயல்திறனைக் காட்டியது. உலோகத் துகள் மாசுபாடுகள் மைக்ரோ-ஷார்ட் சர்க்யூட்களை ஏற்படுத்தலாம், எனவே பேட்டரி திறனை வெகுவாகக் குறைக்கலாம்.
பேட்டரியின் பெருக்கி திறன் மற்றும் குலுன் செயல்திறனில் எதிர்மறை கசிவு படலத்தின் தாக்கத்தை படம் 9 காட்டுகிறது. எதிர்மறை மின்முனையில் கசிவு ஏற்பட்டால், பேட்டரியின் திறன் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது, ஆனால் கிராம் திறன் தெளிவாக இல்லை, மேலும் குலுன் செயல்திறனில் தாக்கம் குறிப்பிடத்தக்கதாக இல்லை.

 

படம் 9 பேட்டரி பெருக்கி திறன் மற்றும் குலுன் செயல்திறன் மீது எதிர்மறை மின்முனை கசிவு படலம் பட்டையின் தாக்கம் (2) பேட்டரி பெருக்கி சுழற்சி செயல்திறனில் தாக்கம் படம் 10 என்பது பேட்டரி பெருக்கி சுழற்சியில் மின்முனை மேற்பரப்பு குறைபாட்டின் செல்வாக்கின் விளைவாகும். தாக்கத்தின் முடிவுகள் பின்வருமாறு சுருக்கப்பட்டுள்ளன:
ஒருங்கிணைப்பு: 2C இல், 200 சுழற்சிகளின் திறன் பராமரிப்பு விகிதம் 70% மற்றும் குறைபாடுள்ள பேட்டரி 12%, 5C சுழற்சியில், 200 சுழற்சிகளின் திறன் பராமரிப்பு விகிதம் 50% மற்றும் குறைபாடுள்ள பேட்டரி 14% ஆகும்.
நீடில்ஹோல்: திறன் குறைப்பு தெளிவாக உள்ளது, ஆனால் ஒட்டுமொத்த குறைபாடு குறைப்பு வேகமாக இல்லை, மேலும் 200 சுழற்சிகள் 2C மற்றும் 5C இன் திறன் பராமரிப்பு விகிதம் முறையே 47% மற்றும் 40% ஆகும்.
உலோக வெளிநாட்டு உடல்: உலோக Co வெளிநாட்டு உடலின் திறன் பல சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு கிட்டத்தட்ட 0 ஆகும், மேலும் உலோக வெளிநாட்டு உடலின் 5C சுழற்சி திறன் அல் படலம் கணிசமாகக் குறைகிறது.
கசிவு துண்டு: ஒரே கசிவு பகுதிக்கு, பல சிறிய கோடுகளின் பேட்டரி திறன் பெரிய பட்டையை விட வேகமாக குறைகிறது (47C இல் 200 சுழற்சிகளுக்கு 5%) (7C இல் 200 சுழற்சிகளுக்கு 5%). பெரிய கோடுகளின் எண்ணிக்கை, பேட்டரி சுழற்சியில் அதிக தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் என்பதை இது குறிக்கிறது.

படம் 10 செல் வீத சுழற்சியில் எலக்ட்ரோடு தாள் மேற்பரப்பு குறைபாடுகளின் விளைவு

 

குறிப்பு.: [1] இன்-லைன் லேசர் காலிபர் மற்றும் ஐஆர் தெர்மோகிராஃபி முறைகள் மூலம் ஸ்லாட்-டை-கோடட் லித்தியம் இரண்டாம் நிலை பேட்டரி எலக்ட்ரோட்களின் அழிவில்லாத மதிப்பீடு [J]. பகுப்பாய்வு முறைகள்.2014, 6(3): 674-683.[2]விளைவு லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் மின்வேதியியல் செயல்திறனில் எலக்ட்ரோட் உற்பத்தி குறைபாடுகள்: பேட்டரி செயலிழப்பு ஆதாரங்கள்[ஜே]. ஜர்னல் ஆஃப் பவர் சோர்சஸ்.2016, 312: 70-79.