扩散系数的影响因素和确定方法,影响扩散系数的因素结合实例

首页 > 实用技巧 > 作者:YD1662024-01-10 00:47:03

式(2)中:D0为指前因子;ΔH为扩散活化焓;KB为波尔兹曼常数;T为热力学温度,K。通过阿伦尼乌斯公式,拟合得到的Li 扩散系数随温度变化的情况见图8。

扩散系数的影响因素和确定方法,影响扩散系数的因素结合实例(9)

图8 lnDGITT与1/T的关系曲线

从图8可知,lnDGITT与1/T呈线性关系,拟合得到的表达式见式(3)。

扩散系数的影响因素和确定方法,影响扩散系数的因素结合实例(10)

图8中拟合得到的相关系数的平方为0.9986,表明lnDGITT与温度有较强的线性关系。由式(3)计算得到的Li 在正极活性物质中扩散的活化能为7.061 kJ/mol。活化能为正,说明Li 扩散系数随着温度的上升而增大,且较低的活化能壁垒有利于Li 在活性物质中快速发生扩散。

结论

本文作者拆解得到商用三元电池正极材料,采用GITT方法测得Li 在正极固相中的扩散系数,并考虑Li 浓度、充放电过程及温度对于Li 扩散系数的影响,得出如下结论:

测得的Li 扩散系数为10-10~10-12cm2/s,并主要集中在10-11cm2/s左右。随着Li 浓度的增加,Li 扩散系数逐渐下降,不易在固相材料中发生扩散。在低SOC区间,放电过程的Li 扩散系数大于充电过程;在高SOC区间,放电过程的Li 扩散系数小于充电过程。温度对Li 的扩散有较大的影响,温度越高,Li 在固相中越容易扩散,扩散系数越大。


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文献参考:方乾, 张希, 郭邦军,等. 锂离子扩散系数的测定及影响因素[J]. 电池, 2022(052-003).

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