וואָס איז באַטערי אָפּרוף מעקאַניזאַם?

וואָס איז באַטערי אָפּרוף מעקאַניזאַם?

דערווייַל, עס איז קיין פּינטלעך און קאָנסיסטענט פארשטאנד פון די עלעקטראָטשעמיקאַל אָפּרוף מעקאַניזאַם פון LiFePO₄ אין די אינדוסטריע. די אַפּלאַקיישאַן פון די קאַמפּאַזאַט אַניאָן (PO₄)³⁻ מאכט אייַזן-באזירט קאַמפּאַונדז אַן אידעאל קאַנדידאַט מאַטעריאַל פֿאַר ליטהיום-יאָן באַטאַרייע קאַטאָודז. אָבער, די קריסטאַל סטרוקטור פון LiFePO₄ לימאַץ זייַן קאַנדאַקטיוואַטי און ליטהיום -יאָן דיפיוזשאַן פאָרשטעלונג, ריזאַלטינג אין אַ פאַרקלענערן אין די עלעקטראָטשעמיקאַל פאָרשטעלונג פון דעם מאַטעריאַל. ניט ענלעך לייערד מאַטעריאַלס, די אָפּצאָל - אָפּזאָגן ויסבייג פון לימפּאָ₄ טיפּיקלי האט אַ זייער פלאַך פּלאַטאָ, וואָס איז אַ טיפּיש כאַראַקטעריסטיש פון צוויי {{7} פאַסע ריאַקשאַנז, טייַטש אַז אַ פאַסע יבערגאַנג פּראָצעס צווישן לימפּאָ₄ און מפּאָ₄ אַקערז בעשאַס ליטהיום {{8} יאָן ינטערקאַליישאַן/דיינטערקאַליישאַן.

LiFePO4 אַנדערגאָו אַ צוויי-פאַסע אָפּרוף מעקאַניזאַם בעשאַס טשאַרדזשינג און דיסטשאַרדזשינג אין אַ באַטאַרייע, ד.ה.

Reaction mechanism model

בעשאַס טשאַרדזשינג, לי⁺ מייגרייץ פון די FeO₆ שיכטע, פּאַסיז דורך די עלעקטראָליטע און גייט אריין די נעגאַטיוו ילעקטראָוד. פע²⁺ איז אַקסאַדייזד צו Fe³⁺, בשעת עלעקטראָנס אַרומפאָרן פון די פונדרויסנדיק קרייַז צו די נעגאַטיוו ילעקטראָוד דורך די קאַנטאַקטינג קאַנדאַקטיוו אַגענט און קראַנט קאַלעקטער. דער אָפּזאָגן פּראָצעס איז פאַרקערט.

צו באַשרייַבן דעם צוויי-פאַסע נאַטור, Padhi און Goodenough et al. ערשטער פארגעלייגט די "האַרץ - שאָל מאָדעל," וואָס פּאָוזיז אַז די ליטהיום {{3} יאָן ינטערקאַליישאַן/דעינטערקאַליישאַן פּראָצעס אַקערז ביי די LiFePO₄/FePO₄ צוויי- פאַסע צובינד, ווי געוויזן אין פיגורע 4-3 אַ.

בעשאַס טשאַרדזשינג, די LiFePO₄/FePO₄ צובינד קאַנטיניואַסלי באוועגט פון די ייבערפלאַך צו די צענטער, פּושינג צו די האַרץ. לי⁺ מייגרייט קאַנטיניואַסלי אַרויס, און די ויסווייניקסט LiFePO₄ קאַנטיניואַסלי פארוואנדלען אין FePO₄. ליטהיום ייאַנז און עלעקטראָנס פאָרן קאַנטיניואַסלי דורך די ניי-געגרינדעט צוויי-פאַסע צובינד צו האַלטן אַן עפעקטיוו קראַנט, אָבער די ליטהיום{3}-יאָן דיפיוזשאַן קורס איז קעסיידערדיק אונטער זיכער טנאָים. ווי די צובינד צווישן די צוויי פייזאַז שרינקס, די דיפיוזשאַן פון ליטהיום ייאַנז וועט יווענטשאַוואַלי זיין ניט גענוגיק צו האַלטן אַן עפעקטיוו קראַנט. די LiFePO₄ אין די פּאַרטאַקאַל האַרץ וועט נישט זיין גאָר יוטאַלייזד, ריזאַלטינג אין קאַפּאַציטעט אָנווער. נאָך די טשאַרדזשינג איז גאַנץ, אַניוזד LiFePO₄ וועט בלייַבן אין דעם צענטער פון די פּאַרטאַקאַל.

קאָנסידערינג אַז ליטהיום ייאַנז קענען סיימאַלטייניאַסלי ינטערקאַלייט און דעינטערקאַלייט אין קייפל זייטלעך, Andersson et al. פארגעלייגט די מאָסאַיק מאָדעל צו דערקלערן די ערשט קאַפּאַציטעט אָנווער, ווי געוויזן אין פיגורע 4 -3ב. די מאָסאַיק מאָדעל פּאָוזיז אַז כאָטש די ליטהיום יאָן ינטערקאַליישאַן און דיינטערקאַליישאַן פּראָצעס איז ביי די LiFePO₄/FePO₄ צוויי - פאַסע צובינד, דער פּראָצעס קענען פּאַסירן אין קיין אָרט אין די פּאַרטאַקאַל. בעשאַס טשאַרדזשינג, די FePO₄ געגנט ינקריסיז אין פאַרשידענע פונקטן אויף די פּאַרטאַקאַל, און די עדזשאַז פון די מקומות קרייַז-קאָנטאַקט, קריייטינג פילע אַנריאַקטאַבאַל טויט זאָנעס, אַזוי קאָזינג קאַפּאַציטעט אָנווער. בעשאַס דיסטשאַרדזשינג, די פאַרקערט אָפּרוף אַקערז, מיט ליטהיום ייאַנז ינטערקאַלייטינג אין די FePO₄ פאַסע. דער חלק אין די האַרץ ווו ליטהיום ייאַנז זענען נישט ינטערקאַלייטיד רעזולטאַטן אין קאַפּאַציטעט אָנווער.

Figure 4-3 Lithium-ion intercalation/deintercalation model of lithium iron phosphate battery

צוויי טעאָרעטישע מאָדעלס זענען דעוועלאָפּעד סיימאַלטייניאַסלי, אָבער די האַרץ -שאָל מאָדעל איז מער וויידלי אנגענומען דורך ריסערטשערז, כאָטש די ספּעציפיש מאַטעריאַלס פון די שאָל און האַרץ בלייבן קאָנטראָווערסיאַל. באַזירט אויף די צוויי מאָדעלס, עס קענען זיין געפונען אַז די דיפיוזשאַן קינעטיק פון ליטהיום ייאַנז און אָפּצאָל זענען די באַשטימענדיק סיבות פֿאַר די פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַן פון די גאנצע ילעקטראָוד מאַטעריאַל. אין דער צוגרייטונג פון ליטהיום אייַזן פאָספאַטע קאַטאָוד מאַטעריאַלס, השתדלות זענען געמאכט צו קריגן פּאַרטיקאַלז מיט קליין און מונדיר פּאַרטאַקאַל גרייס (נאַנאָסקאַלע אָדער מיקראָפּאָראַס), ניצן טשאַד קאָוטינג (נאַנאָקאַרבאָן פילם) און יאָן דאָפּינג צו פֿאַרבעסערן קאַנדאַקטיוואַטי און ליטהיום יאָן דיפיוזשאַן.

מיט אַ דיפּער פארשטאנד פון לימפּאָ מאַטעריאַלס, עס איז געפונען אַז די צוויי מאָדעלס אָפּגעלאָזן די העכסט אַניסאָטראָפּיק קעראַקטעריסטיקס פון ליטהיום יאָן אַריבערפירן אין לימפּאָ מאַטעריאַלס. לאַפפאָנט האָט פֿאָרגעלייגט אַ "ניו קאָר-שאָל מאָדעל" צו פֿאַרריכטן די חסרונות פֿונעם "האַרץ-שאָל מאָדעל." געבויט אויף דעם, דעלמאַס געלערנט LiFePO פּאַרטיקאַלז אין פאַרשידענע דיפּלישאַן שטאַטן און פארגעלייגט אַ "דאָמינאָ - קאַסקייד מאָדעל," וואָס יפעקטיוולי דערקלערט די שנעל אָפּצאָל און אָפּזאָגן פאָרשטעלונג פון נאַנאָסקאַלע פּאַרטיקאַלז, ווי געוויזן אין פיגורע 4-4.

טראָץ די באַטייטיק דיפעראַנסיז צווישן די אַפאָרמענשאַנד מאָדעלס, די האַרץ אַרויסגעבן ליגט אין די פאָרויסזאָגן און כאַראַקטעריזיישאַן פון די צוויי-פאַסע צובינד. זינט די קינעטיק פון ליטהיום ינסערשאַן / יקסטראַקשאַן און די פאַסע יבערגאַנג זענען העכסט אָפענגיק אויף די פּאַרטאַקאַל גרייס, מאָרפאָלאָגי און פיזיקאָטשעמיקאַל פּראָפּערטיעס פון דעם מאַטעריאַל, די אויבן דיסקוסיעס (אַרייַנגערעכנט קאָנפליקט צווישן מאָדעלס) קען זיין רעכט צו ניט גענוגיק יקספּערמענאַל טנאָים.

מיט דער אַנטוויקלונג פון מיקראָסקאָפּי און ספּעקטראַסקאָפּי, האַרט לייזונג ריאַקשאַנז און ינטערמידייט פייזאַז האָבן שוין באמערקט און דיטעקטאַד בעשאַס די פאַסע יבערגאַנג פון LiMPO4 מאַטעריאַלס, וואָס ינדיקייץ אַז אן אנדער פאַסע יבערגאַנג מעקאַניזאַם קען עקסיסטירן אין LiMPO4 מאַטעריאַלס. אין טיפּיש האַרט לייזונג ריאַקשאַנז, די צעל פּאַראַמעטערס און צעל באַנד ויסשטעלונג קעסיידערדיק ענדערונגען בעשאַס פאַסע טראַנזישאַנז. דורך עטלעכע עקסטרעם טעסטינג טנאָים און כאַראַקטעריזיישאַן מעטהאָדס, אַזאַ ווי הינטער - קליין פּאַרטיקאַלז (נאַנאָסקאַלע) און הויך {{5} קורס אָפּצאָל - אָפּזאָגן (אויבן 10C), האַרט לייזונג ריאַקשאַנז און די עקזיסטענץ פון ינטערמידייט פאַסעס זענען באמערקט אין לימפּאָ4.

פאַסע טראַנזישאַנז בעשאַס אָפּצאָל- אָפּזאָגן פּראַסעסאַז אין צימער טעמפּעראַטור. ליטהיום - יאָן באַטעריז ווייַזן גוט ריווערסאַביליטי בעשאַס אָפּצאָל- אָפּזאָגן סייקאַלז, וואָס איז שייך צו די סטראַקטשעראַל ענלעכקייט צווישן די פאַסע שטאַטן נאָך ליטהיום {{4} יאָן דיינטערקאַליישאַן / ינטערקאַליישאַן. בעשאַס טשאַרדזשינג - אָפּזאָגן פּראַסעסאַז, די קאַפּאַציטעט פאַרפוילן פון די באַטאַרייע איז ענג שייַכות צו די פאַסע יבערגאַנג קינעטיק. לויט די סטרוקטור פון LiFePO4, די [100] pmnb ריכטונג איז מערסט גינציק פֿאַר ליטהיום-יאָן מיגראַטיאָן, און די צובינד צווישן די צוויי פאַסעס באוועגט צוזאמען די C-אַקס בעשאַס אָפּצאָל{12}} אָפּזאָגן פּראַסעסאַז.

(1) LiFePO₄/FePO₄The ratio of LiFePO₄/FePO₄ changes continuously with the battery charge-discharge reaction (the value of x in LiₓFePO₄ changes continuously). As lithium ions are extracted, the intensity of the diffraction peak produced by LiFePO₄ gradually decreases. When δ>0.2, די דיפפראַקשאַן שפּיץ פון Li₋δFePO₄ הייבט צו פאַרשווינדן, און די ינטענסיטי פון די דיפראַקשאַן שפּיץ געשאפן דורך FePO₄ ביסלעכווייַז ינקריסיז. קאָנווערסעלי, ווען ליטהיום ייאַנז זענען ינסערטאַד, די ינטענסיטי פון די דיפראַקשאַן שפּיץ געשאפן דורך FePO₄ ביסלעכווייַז דיקריסאַז, און די ינטענסיטי פון די דיפראַקשאַן שפּיץ געשאפן דורך Li₋δFePO₄ ביסלעכווייַז ינקריסיז.

(2) LiₓFePO₄/Li₁₋יפעפּאָ₄LiₓFePO₄ ביי צימער טעמפּעראַטור איז אַ געמיש פון Fe³⁺/Fe²⁺ געמישט -וואַלענס מעסאָפאַסע LiₐFePO₄/Li₁₋ FePO₄. און פאָרשטעלן די טרעגער געדיכטקייַט און כאַפּינג מאַשמאָעס בעשאַס טשאַרדזשינג און דיסטשאַרדזשינג, ריספּעקטיוולי. פּודער נעוטראָן דיפראַקשאַן גילוי אַז די אָפּטימאַל וואַלועס פֿאַר און זענען 0.05 און 0.11 ריספּעקטיוולי. סיבות אַזאַ ווי יאָן דאָפּינג, טעמפּעראַטור, יבערגאַנג מעטאַל, פּאַרטאַקאַל גרייס און ניט - יקוואַליבריאַם שטאַטן ביי אָוווערפּאָטענשאַל אַלע ווירקן די וואַלועס פון און . ינקרעאַסינג די וואַלועס פון און וועט פֿאַרבעסערן די קינעטיק פאָרשטעלונג פון די ילעקטראָוד אָפּרוף בעשאַס טשאַרדזשינג און דיסטשאַרדזשינג אין צימער טעמפּעראַטור.

ביי 450 גראַד, אַ האַרט לייזונג פון LiₓFePO₄ יגזיסץ, בשעת אין צימער טעמפּעראַטור, צוויי מעטאַסטאַבאַל פאַסעס עקסיסטירן: Li₀.₇₅FePO₄ און Li₀.₅FePO₄. העכער 500 גראַד, LiₓFePO₄ הייבט זיך צו צעליינען אין ניט - אָליווינע קאַמפּאַונדז; דער זאַץ און אינהאַלט פון די פאָספאַטעס אָדער פאָספיידז אָפענגען אויף די ווערט פון X. צווישן 400 און 500 גראַד, בלויז אַ האַרט לייזונג פון LiₓFePO₄ יגזיסץ.

די ענדערונגען בעשאַס קאָאָלינג זענען פיל מער קאָמפּליצירט ווי די בעשאַס באַהיצונג. דער זאַץ פון די געמיש בעשאַס קאָאָלינג דעפּענדס אויף די ווערט פון X און די טערמאַל פּראָצעס. ביי קאָאָלינג, LiₓFePO₄ ערשטער דיקאַמפּאָוזד אין אַ געמיש פון צוויי ניט - אָליווינע פאַסעס, די פּראַפּאָרשאַנז פון וואָס אָפענגען אויף די ערשט ווערט פון טעמפּעראַטור און X. ווען די טעמפּעראַטור איז אונטן (140 ± 20 גראַד), די צוויי-פאַסע סיסטעם ווערט אַ מער קאָמפּליצירט סיסטעם, אין וואָס ליפעפּאָ₄ און פעפּאָ₄ קאָויגזיסטירן מיט צוויי אנדערע אָליווין טיפּ קאַמפּאַונדז, Liₓ₁FePO₄ און Liₓ₂FePO₄. יידזשינג דעם געמיש אין צימער טעמפּעראַטור ז די פיר-פאַסע סיסטעם ביסלעכווייַז יבערמאַכן אין אַ צוויי-פאַסע סיסטעם פון ליפעפּאָ₄ און פעפּאָו.

Battery reaction mechanism

פעפּאָ₄ יגזיסץ אין עטלעכע סטראַקטשערז: ① נאָך גאַנץ דעליטהאַטיאָן פון LiFePO₄, אָרטהאָראָמביק פעפּאָ₄ איז געשאפן; ② Triclinic FePO₄ האט אַ קוואַרץ -ווי סטרוקטור, מיט אַלע קאַטיאָנס טעטראַהעדראַל קאָואָרדאַנייטיד; ③ מאָנאָקליניק און orthorhombic FePO₄ קענען זיין צוגעגרייט פון זייער ריספּעקטיוו כיידרייץ. אַלע די קריסטאַליין פארמען פון פעפּאָ₄, ווי געזונט ווי אַמאָרפאַס פעפּאָ₄, קענען זיין פארוואנדלען אין טריקליניק פעפּאָ₄ ביי באַהיצונג.

די טראַנספאָרמאַציע פון LiFePO₄ צו FePO₄ איז פּאַמעלעך און דערענדיקט, אָבער גאַנץ ווען די טעמפּעראַטור יקסידז 500 גראַד. אונטער באַטאַרייע אַפּערייטינג באדינגונגען, די קאַטאָוד מאַטעריאַל איז קינעטיקלי סטאַביל. בעשאַס די סינטעז פון LiFePO₄, עס איז יקערדיק צו ענשור דער אַוועק פון FePO₄. אויב עס איז פאָרשטעלן, טריקליניק פעפּאָ₄ וועט זיין דזשענערייטאַד ביי באַהיצונג, ריזאַלטינג אין אַ ניט- ילעקטראָוטשעמיקלי אַקטיוו גלאַסי פאַסע אויף די מאַטעריאַל ייבערפלאַך אין הויך טעמפּעראַטורעס.

יאָן דאָפּינג קענען פֿאַרבעסערן די קאַנדאַקטיוואַטי פון מאַטעריאַלס. פּ - טיפּ סעמיקאַנדאַקטער קאַנדאַקטיוו מאַטעריאַלס מיט קאַנדאַקטיוואַטי ריטשינג 10⁻² S/cm זענען באקומען דורך יאָן דאָפּינג. דאָפּינג איז אַ זייער קאָמפּליצירט פּראָצעס: אויף די איין האַנט, די געדיכטקייַט פאַנגקשאַנאַל טעאָריע (DFT) חשבונות פון די עלעקטראָניש סטרוקטור פון LiFePO₄ אונטער די היגע געדיכטקייַט אַפּראַקסאַמיישאַן (LDA) און גענעראַליזעד גראַדיענט אַפּראַקסאַמיישאַן (GGA) ווייַזן אַז דער מאַטעריאַל זאָל ויסשטעלונג קעראַקטעריסטיקס פון אַ מעטאַלליק אָדער סעמיקאַנדאַקטער מאַטעריאַל, מיט אַ קאַנדאַקשאַן באַנד פון בעערעך 3 וו קאַנדאַקשאַן באַנד און וואַלענס באַנד 0. די נידעריק קאַנדאַקטיוואַטי פאקטיש דיטעקטאַד. אויף די אנדערע האַנט, קאַנסידערינג די ינטעראַקשאַנז פון עלעקטראָן אָרביטאַלז און Coulomb ינטעראַקשאַנז נאָך יאָן דאָפּינג, אַ ימפּרוווד וואַלענסע באַנד סטרוקטור איז טעאָרעטיש פיזאַבאַל.

DFT חשבונות פון Mg- אָדער Cr-דאָפּעד LiFePO₄ ווייַזן אַז די מאַקסימום געדיכטקייַט פון עלעקטראָניש שטאַטן איז ליגן לעבן די פערמי מדרגה, וואָס דערקלערט די מעטאַלליק קאַנדאַקטיוואַטי פון די דאָפּט מאַטעריאַל. די ענדערונג אין קאַנדאַקטיוואַטי געפֿירט דורך יאָן דאָפּינג קען זיין שייַכות צו די פאלגענדע סיבות:

1) די עדזשאַז פון די אָפּצאָל טרעגער מקומות זענען מעטאַלליזעד.

2) יאָן דאָפּינג נעראָוז די ברייט פון די וואַלענס באַנד און קאַנדאַקשאַן באַנד.

3) יקסיד אַ זיכער קריטיש קאַנסאַנטריישאַן, די עלעקטראָן וואַוועפונקטיאָן פון די דאָפּאַנט ייאַנז פירט צו די פאָרמירונג פון אַ קאַנדאַקשאַן באַנד.

4) די טיפּ, קאַנסאַנטריישאַן, און פאַרשפּרייטונג פון דאָפּאַנט ייאַנז.

5) אין פילע M-O מעטאַל אַקסיידז, אַ מעטאַל קאַנדאַקשאַן באַנד איז ארויס ווען די M-M בונד דיסטאַנסע איז ווייניקער ווי 3 × 10⁻¹⁰ עם.

6) בעשאַס סינטעז, די אַדישאַן פון אָרגאַניק טשאַד ז טשאַד קאָוטינג פון די מאַטעריאַל, קריייטינג אַ עפעקטיוו קאַנדאַקשאַן דרך.

7) דער אויסזען פון Fe₂P. בעשאַס סינטעז, די דערצו פון וידעפדיק טשאַד ראַדוסאַז די פאָספאַטע.

Ion doping and conductivity

8) די Fe³⁺/Fe²⁺ רעדאָקס פּאָר אקטן ווי אַ קאַטאַליסט אין די רעדוקציע פון LiFePO₄.

LiFePO₄ יגזיבאַץ ריאַקטיוואַטי מיט קאַמאַנלי געוויינט עלעקטראָליטעס. די עלעקטראָטשעמיקאַל נאַטור פון דעם מאַטעריאַל איז העכסט קאָראַלייטאַד מיט זייַן ייבערפלאַך כעמיע אין די עלעקטראָליטע. אין אַלגעמיין, אַ פּאַסיוויישאַן פילם פארמען אויף די ייבערפלאַך פון דעם מאַטעריאַל. דער פילם פאַסילאַטייץ ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן, פּריווענץ אָנווער פון אַקטיוו מאַטעריאַל און מוזן וויטסטאַנד די באַנד און ייבערפלאַך ענדערונגען בעשאַס ליטהיום-יאָן ינסערשאַן / יקסטראַקשאַן. קאַרבאָן - קאָוטאַד LiFePO₄ ייבערפלאַך פילמס אַנטהאַלטן קאַמפּאַונדז אַזאַ ווי LiF, LiPF₆, LiₓFᵧ⁻ און LiₓPOᵧFᶻ⁻.

פּראָסט עלעקטראָליטעס טיפּיקלי אַנטהאַלטן אַלקיל קאַרבאָנאַטע און ליטהיום סאָלץ. די קאַטאָוד מאַטעריאַל אַנדערגאָו פילע מעגלעך ריאַקשאַנז אין די עלעקטראָליטע. פֿאַר בייַשפּיל, אין LiPF₆ סאַלושאַנז, די זויער - באַזע אָפּרוף צווישן LiFePO₄ און שפּור אַמאַונץ פון HF איז אַנאַוווידאַבאַל. די בייַזייַן פון HF אין די עלעקטראָליטע האט צוויי דעטראַמענאַל יפעקס: ערשטער, די סאַבסטיטושאַן אָפּרוף צווישן אייַזן ייאַנז און פּראָטאָנס; און צווייטנס, דער אָפּרוף פון לי ייאַנז און F ייאַנז אויף די פּאַרטאַקאַל ייבערפלאַך צו פאָרעם LiF, וואָס כינדערז לי⁺ דיפיוזשאַן.

אייַזן ייאַנז צעלאָזן אין עלעקטראָליטעס. טעסץ אויף די אייַזן יאָן דיסאַלושאַן פון LiFePO₄ אין פאַרשידענע עלעקטראָליטעס גילוי די פאלגענדע:

1) אין עלעקטראָליטעס פֿרייַ פון אַסידיק קאַנטאַמאַנאַנץ, אַפֿילו בייַ הויך טעמפּעראַטורעס, די דיסאַלושאַן פון פּרעסן ייאַנז און די ריזאַלטינג מאַסע אָנווער פון די אַקטיוו מאַטעריאַל זענען נעגלאַדזשאַבאַל.

2) העכער לייזונג אַסידאַטי פירט צו גרינגער פּרעסן יאָן דיסאַלושאַן.

3) העכער טעמפּעראַטור פירט צו גרינגער פּרעסן יאָן דיסאַלושאַן.

4) העכער טשאַד אינהאַלט ין דער מאַטעריאַל רעזולטאַטן אין גרעסערע מאַטעריאַל פעסטקייַט.

די קאָנטאַקט געגנט צווישן די אַקטיוו מאַטעריאַל און די בינדער איז מערסט סאַסעפּטאַבאַל צו קעראָוזשאַן. דעם קעראָוזשאַן קענען זיין אַוווידאַד דורך ניצן אַ אַלקאַליין מעסאָפאַסע אָדער אַפּלייינג אַסידיק סקאַוואַנדזשינג אַדאַטיווז. אין ליטהיום {{2} יאָן באַטעריז ניצן LiFePO₄ ווי די קאַטאָוד מאַטעריאַל, ניט - אַסידיק עלעקטראָליטעס אָדער טשאַד אַדישאַן אָדער קאָוטינג פון LiFePO₄ קענען ווערן געניצט צו פאַרמייַדן מאַסע אָנווער.

די קינעטיק קעראַקטעריסטיקס פון LiFePO₄ קאַטאָוד מאַטעריאַלס זענען נאָך נישט גאָר פארשטאנען. עס איז בכלל געגלויבט אַז פּאַרטאַקאַל גרייס און פאַרשפּרייטונג, קאַנדאַקטיוואַטי, יאָן דיפיוזשאַן, קינעטיק בעשאַס פאַסע טראַנזישאַנז (טשאַרדזשינג- אָפּזאָגן פּראָצעס), און טשאַד קאָוטינג/דאָפּינג אַלע ווירקן די פאָרשטעלונג פון די באַטאַרייע ביי פאַרשידענע אָפּצאָל- אָפּזאָגן רייץ. וניפאָרם טשאַד דאָפּינג מיטל אַז ליטהיום ייאַנז און עלעקטראָנס קענען זיין ינסערטאַד און יקסטראַקטיד אין דער זעלביקער אָרט אין די אַקטיוו מאַטעריאַל, רידוסינג ילעקטראָוד פּאָולעראַזיישאַן.

(1) השפּעה פון קאַנדאַקטיוואַטי אויף קאַפּאַסיטי די נידעריק קאַנדאַקטיוואַטי פון ריין ליפעפּאָ₄ פירט גלייַך צו אַ פאַרקלענערן אין די הויך - קורס אָפּזאָגן קאַפּאַציטעט פון די באַטאַרייע. די קאַנדאַקטיוואַטי פון ריין ליפעפּאָ₄ איז בעערעך 10⁻⁹ ס / סענטימעטער, און די אָפּזאָגן קאַפּאַציטעט דראָפּס שארף פון 148 מאַ·ה / ג ביי אַ 0.2C אָפּזאָגן קורס צו 85 מאַ·ה / ג ביי אַ 5C אָפּזאָגן קורס. די הויך - קורס אָפּזאָגן קאַפּאַציטעט פון די קאַטאָוד מאַטעריאַל טוט נישט שטענדיק פאַרגרעסערן מיט ינקריסינג קאַנדאַקטיוואַטי. אין נידעריק קאַנדאַקטיוואַטי, אַ פאַרגרעסערן אין קאַנדאַקטיוואַטי ימפּרוווז די עלעקטראָטשעמיקאַל קינעטיק פון דעם מאַטעריאַל. ווען די מאַטעריאַל קאַנדאַקטיוואַטי יקסידז אַ זיכער קריטיש ווערט, קאַנדאַקטיוואַטי איז ניט מער די דיטערמאַנינג פאַקטאָר פֿאַר די מאַטעריאַל ס קורס קאַפּאַציטעט. LiFe₀.₉Ni₀.₁PO₄ (1.0 × 10⁻⁷ S/cm), מיט זיין נידעריק קאַנדאַקטיוואַטי, יגזיבאַץ בעסער הויך-קורס אָפּזאָגן קאַפּאַציטעט ווי LiFePO₄ (4.0 × 10⁻⁶ S/cm), מיט אָפּזאָגן קאַפּאַציטעט פון 90 מ·ה,/ה, 5, ג און 5, ג. ריספּעקטיוולי, בייַ אַ 10C אָפּזאָגן קורס. דאָס סאַגדזשעסץ אַז ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן קען האָבן ריפּלייסט קאַנדאַקטיוואַטי ווי דער באַשטימענדיק פאַקטאָר אין די עלעקטראָטשעמיקאַל פּראָפּערטיעס פון ליטהיום-יאָן באַטעריז.

(2) ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן איז באשלאסן דורך ביידע ינערלעך און פונדרויסנדיק סיבות. פונדרויסנדיק סיבות אַרייַננעמען פּאַרטאַקאַל גרייס, פאַרשפּרייטונג און מאָרפאָלאָגי. ינערלעך סיבות דער הויפּט אָפּשיקן צו די ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט. די ליטהיום -יאָן דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט איז אַ קעסיידערדיק ווערט; די דיפיוזשאַן פיייקייט פון ליטהיום ייאַנז דיקריסאַז מיט ינקריסינג פּאַרטאַקאַל גרייס ווייַל די דיפיוזשאַן דרך פון ליטהיום ייאַנז אין די פּאַרטאַקאַל ינקריסיז. די דיפיוזשאַן פיייקייַט פון ליטהיום ייאַנז איז פאַרקערט פּראַפּאָרשאַנאַל צו די קוואַדראַט פון די פּאַרטאַקאַל גרייס און גלייַך פּראַפּאָרשאַנאַל צו די ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט. פּאַרטאַקאַל גרייס האט אַ גרעסערע פּראַל אויף ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן ווי דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט. נומעריקאַל כעזשבן פון די ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט מוזן זיין קאַמביינד מיט ספּעציפיש מעזשערמאַנט מעטהאָדס און טעאָרעטיש מאָדעלס. די הויפּט מעזשערמאַנט מעטהאָדס זענען גאַלוואַנאָסטאַטיק טיטריישאַן (GITT) און עלעקטראָטשעמיקאַל ימפּידאַנס ספּעקטראַסקאָפּי (EIS אָדער AC Impedance).

(3) צוויי -דימענשאַנאַל וואָג ילעקטראָודז: דין - פילם ילעקטראָודז פאַרבעסערן ילעקטראָוד טעטיקייט דורך ינקריסינג ייבערפלאַך שטח. אין דינע - פילם ילעקטראָודז, עלעקטראָנס אַרייַן די קראַנט קאַלעקטער בשעת ליטהיום ייאַנז אַרייַן די עלעקטראָליטע פון די פאַרקערט ריכטונג. מיט דער פאָרמירונג פון די FePO₄ שיכטע, די קעגנשטעל צו עלעקטראָן באַוועגונג דיקריסאַז, בשעת די קעגנשטעל צו ליטהיום-יאָן באַוועגונג ינקריסיז. פעפּאָ₄ ערשטער נוקלעייץ אין קריסטאַל חסרונות און דעמאָלט וואקסט אין אַלע אינסטרוקציעס, ינכיבאַטינג ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן ביז ליטהיום ייאַנז קענען נישט אַנטלויפן אין די [100] ריכטונג.