'

ТЕРМОДИНАМИКА И КИНЕТИКА ПРОЦЕССА ИНТЕРКАЛЯЦИИ/ДЕИНТЕРКАЛЯЦИИ В СУБМИКРОННЫХ ЧАСТИЦАХ КАТОДА ЛИТИЕВЫХ БАТАРЕЙ В сотрудничество с проф. Dr. J. Kortus В.

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

ТЕРМОДИНАМИКА И КИНЕТИКА ПРОЦЕССА ИНТЕРКАЛЯЦИИ/ДЕИНТЕРКАЛЯЦИИ В СУБМИКРОННЫХ ЧАСТИЦАХ КАТОДА ЛИТИЕВЫХ БАТАРЕЙ В сотрудничество с проф. Dr. J. Kortus В сотрудничестве с проф. Dr. H.J. Seifert С.Н. Поляков


Слайд 1

Мировое производство и области применения S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва


Слайд 2

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Современные материалы катода литиевых аккумуляторов


Слайд 3

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Сравнительные характеристики удельной и объемной плотности энергии различных аккумуляторных систем[*] [*] A. Manthiram, Lithium batteries, Edited by Gholam-Abbas Nazri, USA, Springer, 2009.


Слайд 4

Принцип работы S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва


Слайд 5

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Иллюстрация процесса зарядки/разрядки в элементарной ячейке литиевого аккумулятора Разрядка (intercalation) Зарядка (de-intercalation)


Слайд 6

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Проблема циклической стабильности (снижение функциональных свойств катодного материала) Циклическое разрушение [*] Выкрашивание поверхностного слоя частиц (химическая коррозия) [**] Циклической нестабильность LiMn2O4 [***] [*] J. of Power Sources 140 (2005) 125-128 [**] J. of Power Sources 143 (2005) 203-211 [***] Solid State Ionics 167 (2004) 237-242 Рациональное распределения размера частиц катодного электрода


Слайд 7

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Термодинамика процесса интеркаляции и деинтеркаляции по теории Ларше-Кана Соотношение Максвелла (1) Тензор деформации - парциальный молярный объем лития в базисной решетке - для малых деформаций, где - гидростатическое напряжение (2) (3) (4) Кубическая ячейка LiMn2O4


Слайд 8

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Кинетика ионов лития в электроде Электролит активная частица Пористый электрод Связующее (5) (6) Кинетическая модель активной частицы - плотность потока ионов Li - подвижность ионов Li (7) Введем


Слайд 9

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Диффузия литиевых ионов в сферической частице активного материала Уравнением Батлера - Фолмера - плотность обменного тока, (8) (9) (10) где j – плотность заряда ионов на поверхности частицы, F – константа Фарадея - коэффициент симметрии Т,R – температура и универсальная газовая постоянная – равновесный потенциал и зарядки/разрядки батареи, соответственно


Слайд 10

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Равновесный потенциал электрода (РПЭ) [*] Solid State Ionics, 69 (1994) 59. [**] J. Electrochem. Soc., 143, 1890 (1996) (11)


Слайд 11

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Интеркаляционные/деинтеркаляционные механические напряжения в сферической частице E - модуль упругости Юнга - коэффициент Пуассона Зарядка внешние слои - сжатие внутренние слои - расширение (12) (13) (14) Разрядка внешние слои - сжатие внутренние слои - расширение


Слайд 12

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Диффузия в механически напряженной сферической частице активного материала (15) (16) (17) (5)


Слайд 13

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Свойства LiMn2O4 и параметры процесса интекаляции/деинтеркаляции РПЭ Деинтеркаляция Интеркаляция


Слайд 14

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Численная схема решения уравнения диффузии (19) (20)


Слайд 15

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Численное решение для поля концентраций в частице 10 и 0.5 микрон Интеркаляция Деинтеркаляция


Слайд 16

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Моделирование механических напряжений и концентраций в сферической частице в процессе интеркаляции/деинтеркаляции Деинтеркаляция Интеркаляция


Слайд 17

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Моделирование гидростатических напряжений в центре и на поверхности частицы


Слайд 18

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Приближенное решение для механических напряжений в субмикронной частице (21) (22) (23)


Слайд 19

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Приближенное решение для частицы 10?m


Слайд 20

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Распределение гидростатических напряжений в активной частице Деинтеркаляция Интеркаляция Опасная зона r = 10?m (деинтеркаляция, v = 1 ?V/s)


Слайд 21

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Экстремальные значения гидростатического напряжения на поверхности частицы (влияние размера частицы и скорости зарядки/разрядки) Зарядка Разрядка Гидростатические напряжения в частице радиусом 2 ?m в центре и на поверхности в зависимости от скорости зарядки/разрядки


Слайд 22

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Численное решение для плотности тока в частице 10 и 0.5 микрон Деинтеркаляция Интеркаляция


Слайд 23

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Анализ плотности тока в субмикронной частице в безразмерных переменных (24)


Слайд 24

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Уравнение плотности тока для субмикронных частиц (25)


Слайд 25

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Плотность тока в субмикронной частице


Слайд 26

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Результаты исследования Изучено возникновение и развитие напряжений и деформаций в катодном материале на основе LiMn2O4 в процессе зарядки и разрядки с применением термомеханической теории Ларше-Кана. Получено кинетическое уравнение механических напряжений для субмикронных частиц катодного материала. Получена зависимость плотности тока литиевых ионов от размера активных частиц катода и скорости зарядки/разрядки. Получено кинетическое уравнение плотности тока при отсутствии диффузионной поляризации. Показано уменьшение диффузионной поляризации у субмикронных частиц вплоть до нуля на нано-уровне. Исследовано влияние субмикронных частиц на уменьшение максимальных (пиковых) значения плотности тока.


Слайд 27

S.N. Polyakov, J. Kortus, H.J. Seifert МГТУ им.Баумана, 26-28 января, 2011, Москва Большое спасибо за внимание!


×

HTML:





Ссылка: