锂离子电池基础科学问题(ⅩⅢ)——电化学测量方法.pdf

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锂离子电池基础科学问题——电化学测量方法一第淼期储能科学与技术年凌仕刚,吴娇杨,张舒,高健,王少飞,李极过程本身有清楚的认识。运特性,参与电化学反应的活性位密度、真实面积,离子扩散距离,电极与电解质浸润程度与接触面积,泓琇琫琯锂离子电池电极过程一般经历复杂的多步骤电化学反应,并伴随化学反应,电极是非均相多孔粉末电极。为了获得可重现的、能反映材料与电池热力学及动力学特征的信息,需要对锂离子电池电电池中电极过程一般包括溶液相中离子的传输,电极中离子的传输,电极中电子的传导,电荷转移,双电层或空问电荷层充放电,溶剂、电解质中阴阳离子,气相反应物或产物的吸附脱附,新相成核长大,与电化学反应耦合的化学反应,体积变化,吸放热等过程。这些过程有些同时进行,有些先后发生。电极过程的驱动力包括电化学势、化学势、浓度梯度、电场梯度、温度梯度。影响电极过程热力学的因素包括理想电极材料的电化学势,受电极材料形貌、结晶度、结晶取向、表面官能团影响的缺陷能,温度等因素。影响电极过程动力学的因素包括电化学与化学反应活化能,极化电流与电势,电极与电解质相电位匹配性,电极材料离子、电子输界面结构与界面副反应,温度等。.泄蒲г何锢硌芯克本摘要:电化学测量方法在锂离子电池研究中有着广泛的应用,常用于电极过程动力学基本信息的测量。本文首先简述了电化学测量的基本原理、电化学极化、测量方法特点等,并讨论了常见的测量方法在锂电池基础研究中的应用,包括循环伏安,电化学阻抗谱、恒电流间歇滴定、电位弛豫技术。关键词:电化学;电极过程;稳态;暂态;测量方法;锂电池痡..中图分类号:文献标志码:文章编号:.—琖琙,,篹籩珿:;础研究发展计划钅俊第一作者:凌仕刚,男,硕士研究生,研究方向为无机固态珻,收稿日期:—.:修改稿日期:..。基金项目:国家自然科学基金杰出青年基金及国家重点基电解质及全固态电池,,研究员,研究方向为固体离子学与锂电池材料,甿篽產甤
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潮雕翡电化学测量概述‘电化学测量主要研究电池或电极的电流、电势。锂电池的研究中多数为两电极电池,两作电极的电势。通过三电极电池,可以专门研究工由于在锂离子电池中,正极和负极的电化学响测量,也能大致判断电池的电流或电压响应主要是参比电极的性能直接影响电极电势的准确测量,通常参比电极应具备以下基本特征:①参比电极应为可逆电极:②不易被极化,以保证电极电势比较标准和恒定:③具有较好的恢复特性,不发生严重的滞后现象;④具有较好的稳定性和重现性;⑤快速暂态测量时,要求参比电极具有较低的电阻,以减少干扰,提高测量系统的稳定性;⑥不同的溶液体系,采用相同的参比电极的,其测量结果可能存在差异,误差主要来源于溶液体系间的相互污染常用的水溶液体系参比电极有可逆氢电极、甘的溶解于电解液的二茂铁氧化还原电对。关于准参墨、高定向热解石墨、多晶石墨、玻璃化碳、碳纤维等。固体电极在使用时需要对其表面进行特殊处理,以期达到较好的重复性。常规的处理步骤为:①浸泡有机溶剂,除去表面吸附有机物;②机械抛光,初步获取较高的表面光洁度;⑨电化学抛光,除去电储能科学与技术年第为了理解复杂的电极过程,一般电化学测量要结合稳态和暂态方法,通常包括龌静街瑁图尽测量的基本内容在稳态和暂态的激励信号下随外界条件变化的规律,测量反映动力学特性的参数。测量电池的分类及特点电化学测量一般采用两电极电池或三电极电池,较少使用四电极电池。.降缂ǖ绯如图荆渡橄呖蛩臼且桓龅湫偷牧电极电池的测量示意图,其中硎狙芯康缂ǎ称之为工作电极,歉ㄖ极,亦称之为对电极电极电池测量的电压钦ǖ缡敫杭ǖ缡浦睿薹ǖザ阑竦闷渲姓极或负极的电势及其电极过程动力学信息。.缂ǖ绯赜氲缂ǖ缡埔约凹ɑ缌鞯牟饬图且桓鋈缂ǖ绯厥疽馔迹琖和直鹗工作电极和对电极,遣伪鹊缂。虲之间通过极化电流,实现电极的极化。蚏之间通过极小的电流,用于测量工作电极的电极过程动力学。应存在较大差异,近年来通过测量两电极电池电压电流曲线,对曲线进行/处理,结合熵的原位与负极还是与正极反应有关。参比电极的特性及门类和液接界电势的差异。***电极、***一***电极、***一硫酸亚***电极等;常用的非水溶液体系参比电极有银一***化银电极、电极以及金属锂、钠等电极。此外,也可以用银丝、铂丝做准参比电极,、超微电极和单晶电极。一般电化学研究所指的的固体电极主要有电极和碳电极。其中碳电极包括热解石极表面氧化层及残留吸附物质;④溶液净化,保证溶液的纯度,消除溶液中的杂质对测量结果的影响。此外,超微电极和单晶电极以其独特的性质,近些年来也得到了较广泛的应用。前者可以快速获得动力学参数,且对待测材料的量要求很低,可以避免黏