可视化锂电池极片3D微观结构.doc
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1、可视化锂电池极片3D微观结构极片微结构的真实实验数据,通常采用随机模型生成电池极片微结构的简化图像,这与实际结构往往存在差别。锂离子电池极片的微观结构对电池性能有重大影响。目前,采用计算机仿真技术可以模拟锂离子电池微观结构与电池性能的关系。但是,由于缺乏电池极片微结构的真实实验数据,通常采用随机模型生成电池极片微结构的简化图像,这与实际结构往往存在差别。苏黎世联邦理工学院的Martin Ebner等人启动了一个电池微观结构项目,他们采用X射线断层扫描技术采集电池微观结构图像,免费提供下载锂离子电池多孔电极和隔膜的三维微观结构和电化学数据。锂离子电池极片可看成一种复合材料,主要由四部分组成:(1
2、)活性物质颗粒,嵌入或脱出锂离子,正极颗粒提供锂源,负极颗粒接受锂离子;(2)导电剂和黏结剂相互混合的组成相(碳胶相),粘结剂连结活物质颗粒,涂层与集流体,导电剂导通电子;(3)孔隙,填满电解液,这是极片中锂离子传输的通道;(4)集流体。在电化学过程,极片涂层主要包括以下几个过程:(1)电子传输;(2)离子传输;(3)在电解液/电极颗粒界面发生电荷交换,即电化学反应;(4)固相内锂离子的扩散。(详细过程解释参见文章:锂离子电池极片机理)。极片微观结构中,颗粒粒径大小和分布会影响锂离子扩散路径和电化学反应比表面大小,孔径大小和分布会影响电解液的传输过程,孔隙迂曲度决定锂离子传输距离,等等。这些微
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