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忄赖楊楊

木虫 (小有名气)

[求助] 关于锂离子电池正极材料锂离子扩散系数的问题,求交流,求指导~ 已有1人参与

许多文章通过锂的化合物或是其他化合物包覆电极材料,从而提高材料的锂离子扩散系数,减小极化,提高材料的电化学性能。并且在文章中经常看到通过测试交流阻抗,用公式计算材料本体锂离子扩散系数的内容,包覆后的材料通常具有更高的锂离子扩散系数和更优的电化学性能。
那么问题来了,有人提出,交流阻抗法计算出的D是材料本体的扩散系数,包覆层的锂离子导体或是其他化合物只是在材料的表面,可以提高材料表面的充放电反应,并不能够影响材料本体内部的扩散。  请问这要怎么解释呢?是否可以说包覆层和材料本体都属于电极材料的一部分,计算出的D值是整体的平均值呢?
还请各位同学,各位大神不吝赐教,感激不尽~~
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拈花V笑

金虫 (小有名气)

引用回帖:
3楼: Originally posted by 忄赖楊楊 at 2015-01-05 16:26:11
那如果是这样的话,是不是就不可以用交流阻抗测试的数据来计算锂离子扩散速率了?但是文献里很多是这样算的,解释结果的时候说提高了锂离子扩散速率,减小了极化。
按说公示计算的是锂离子在材料本体的固相扩散, ...

1.测试的是表观阻抗,也就是包覆层和基体整体的,这个减小表观阻抗是我们做电池材料需要的。
2.那个计算其实已经把包覆层加进去了,和测得结果一致;
3.你说的那个电解液渗入,发生液相扩散太玄了吧,除非做的是多孔材料或多孔材料包覆;
4.EIS测得的数据正是我们需要的,我明白你的意思,包覆到底能不能改变本体的离子电导率,前面说了,可能提高了有序性(这样是行的)。包覆层本身的离子电导率高,你可以包覆后的材料看做复合材料,它的离子电导率应该介于包覆材料和本体材料之间。
5.改性手段,我们要的是表观性能(综合的),而不是单个成分的,比如有一种离子电导率非常差的材料包覆在本体上,提高了有序性即提高了离子电导率,但是这个材料是没有用的,因为它的表观阻抗是非常大的。
6.LZ能思考到这个问题,说明在这个行业里对技术有了一定的了解了,文献这个东西,上面很多概念都是模糊的,不完整的,需要自己脑补
ps。同样的你还可能会问包覆能提高本体的电子电导率吗?回答:1.包覆材料可能会固溶进本体,改变材料氧化还原能带隙,从而提高了本体自身的电子电导率;2.提高了表观电子电导率
4楼2015-01-05 17:08:17
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拈花V笑

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
忄赖楊楊: 金币+20, ★★★很有帮助, 谢谢不吝赐教~ 2015-01-05 21:14:59
1.我也觉得包覆并不能提高被包覆颗粒材料本征的离子电导率;
2.能提高的应该是电极材料的综合离子电导率,这个就像导电剂一样,包覆层就是“导离子剂”,提高的是锂离子在电极上多个颗粒间的纵向扩散能力。
3.也有可能会提高本征离子电导率,在以前看过的一篇文章中,说道包覆提高了材料的有序性,当然会提高倍率性能,至于为什么提高了有序性,我没有深入看文章和图片。
2楼2015-01-05 09:11:28
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忄赖楊楊

木虫 (小有名气)

引用回帖:
2楼: Originally posted by 拈花V笑 at 2015-01-05 09:11:28
1.我也觉得包覆并不能提高被包覆颗粒材料本征的离子电导率;
2.能提高的应该是电极材料的综合离子电导率,这个就像导电剂一样,包覆层就是“导离子剂”,提高的是锂离子在电极上多个颗粒间的纵向扩散能力。
3.也有 ...

那如果是这样的话,是不是就不可以用交流阻抗测试的数据来计算锂离子扩散速率了?但是文献里很多是这样算的,解释结果的时候说提高了锂离子扩散速率,减小了极化。
按说公示计算的是锂离子在材料本体的固相扩散,如果是提高了颗粒间的扩散能力的话,会不会有电解液渗入,涉及到液相扩散呢?
3楼2015-01-05 16:26:11
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忄赖楊楊

木虫 (小有名气)

引用回帖:
4楼: Originally posted by 拈花V笑 at 2015-01-05 17:08:17
1.测试的是表观阻抗,也就是包覆层和基体整体的,这个减小表观阻抗是我们做电池材料需要的。
2.那个计算其实已经把包覆层加进去了,和测得结果一致;
3.你说的那个电解液渗入,发生液相扩散太玄了吧,除非做的是 ...

多谢赐教,受益匪浅。那我现在大概理解的就是,材料包覆之后包覆层和原材料成为一个整体,EIS计算出来的扩散系数D是整体材料的品均扩散系数,因为材料中有一部分是有利于提高锂离子扩散的,所以整体的D有所提高是正常现象。
5楼2015-01-05 21:14:30
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