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摘要

针对充放电模式对电极储锂性能的影响开展综合实验研究与机理分析. 设计了4种充放电模式, 进行不同充放电模式下还原氧化石墨烯电极的储锂性能实验, 并从电极动态反应性能和应变两方面开展实验分析充放电模式对储锂时间和容量的影响机理. 实验结果显示, 不同充放电模式下电极储锂时间越短容量折损越多, 综合数据分析指出电荷转移阻抗、扩散系数、过电位和应变均表现出了非线性和阶段性的特点. 最后提出“大电流-小电流”模式为可行的充放电优化方案, 利用电化学进程的非线性平衡了快充技术中时间和容量之间的矛盾, 为快速充电技术的设计和优化提供了一定的指导.

关键词:

Abstract

In this paper we conduct comprehensive experimental research and analyze the effect of charge-discharge modes on the performance of lithium storage. Four charge-discharge modes are designed, and the lithium storage performance experiments of the reduced graphene oxide electrode under different charge-discharge modes are carried out to analyze the effect mechanism of charge-discharge mode on lithium storage time and capacity from two aspects of electrode dynamic reaction performance and strain. The experimental results show that the shorter the lithium storage time of the electrode, the more the capacity loss under different charge-discharge modes. Comprehensive data analysis indicates that the charge transfer resistance, diffusion coefficient, overpotential and strain in the electrochemical process show non-linear and staged characteristics, resulting in the different lithium storage performances’ mechanism of different stages under different charge-discharge modes. Finally, “High current-low current” mode is proposed as a feasible optimization plan for charging and discharging. In the initial stage-I, the dual role of large electric field drive and concentration gradient drive enhances the migration and diffusion rate and shortens the lithium storage time; in the stage-II, the small current relieves local concentration accumulation and increases the amount of lithium inserted, thereby giving full play to the greatest advantage of current in each stage and balance the discrepancy between time and capacity. And this discussion provides certain guidance for designing and optimizing the fast charging technology.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:谢海妹,xiehaimei@tju.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 12072228, 12021002)和中国博士后科学基金(批准号: 2021M692388)资助的课题

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Xie Hai-Mei,xiehaimei@tju.edu.cn

Funds:Project supported by the the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 12072228, 12021002) and the China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 2021M692388).

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参考文献

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[7]
[8]
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[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
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施引文献

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实验步骤	工步模式	电流密度	结束条件
1	静置	0	t= 1 min
2	放电	I₁= 160 mA·g^–1	SOC = 45%
3	放电	I₂= 40 mA·g^–1	V≤ 0.1 V
4	静置	0	t= 10 min
5	充电	I₂= 40 mA·g^–1	V≥ 2 V

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实验组别	80% SOC处频移/cm^–1	80% SOC处应变/%
参考组A (恒定小电流)	1579.44	0.2596
实验组B (大电流-小电流)	1580.22	0.2693
实验组C (小电流-大电流)	1573.23	0.3812
参考组D (恒定大电流)	1581.86	0.2438

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嵌锂阶段	电荷转移阻抗$ \bar{R}_{{\rm{ct}}} $增量		应变增加速率
嵌锂阶段	实验组B	实验组C	实验组B	实验组C
阶段-I	0.19	0.15	15.37	4.28
阶段-II	0.39	0.72	3.57	27.84

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实验组别	循环第4圈						循环第50圈
实验组别	时间	比容量	电荷转移阻抗$\bar{R}_{\rm{ct}}$	扩散系数	80% SOC过电位/V	应变	容量保持率	库仑效率	能量比率
实验组B	–34.9%	–5.2%	3.8%	45.3%	0.005	3.5%	–1.8%	1.3%	10.2%
实验组C	–48.3%	–21.7%	22.8%	47.8%	0.029	46.8%	–14.2%	–2.4%	35.5%
参考组D	–80.9%	–25.5%	26.6%	96.8%	0.031	–6.1%	–21.2%	–1.7%	46.8%

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[37]
[38]
[39]
[40]
[41]
[42]
[43]
[44]

[1]	张津硕, 孙辉, 杜志杰, 张雪航, 肖青梅, 范金蕤, 闫慧杰, 宋健.预填充模式下同轴枪放电等离子体加速模型分析与优化. 必威体育下载 , 2023, 72(15): 155202.doi:10.7498/aps.72.20230463
[2]	李建鹏, 赵以德, 靳伍银, 张兴民, 李娟, 王彦龙.多模式离子推力器放电室和栅极设计及其性能实验研究. 必威体育下载 , 2022, 71(19): 195203.doi:10.7498/aps.71.20220720
[3]	李明, 金平实, 曹逊.稀土含氧氢化物光致变色薄膜研究现状. 必威体育下载 , 2022, 0(0): .doi:10.7498/aps.7120221046
[4]	李明, 金平实, 曹逊.稀土含氧氢化物光致变色薄膜研究现状. 必威体育下载 , 2022, 71(21): 218101.doi:10.7498/aps.71.20221046
[5]	沈丁, 刘耀汉, 唐树伟, 董伟, 孙闻, 王来贵, 杨绍斌.Si_n团簇/石墨烯(n≤ 6)结构稳定性和储锂性能的第一性原理计算. 必威体育下载 , 2021, 70(19): 198101.doi:10.7498/aps.70.20210521
[6]	辛成舟, 马健男, 马静, 南策文.厚度剪切模式铌酸锂基复合材料的磁电性能优化. 必威体育下载 , 2017, 66(6): 067502.doi:10.7498/aps.66.067502
[7]	汤依伟, 艾亮, 程昀, 王安安, 李书国, 贾明.锂离子动力电池高倍率充放电过程中弛豫行为的仿真. 必威体育下载 , 2016, 65(5): 058201.doi:10.7498/aps.65.058201
[8]	谢娜, 张宁, 赵瑞, 陈陶, 郝丽丽, 徐荣青.交流作用下电润湿液体透镜动态过程的测试与分析. 必威体育下载 , 2016, 65(22): 224202.doi:10.7498/aps.65.224202
[9]	唐文来, 项楠, 张鑫杰, 黄笛, 倪中华.非对称弯曲微流道中粒子惯性聚焦动态过程及流速调控机理研究. 必威体育下载 , 2015, 64(18): 184703.doi:10.7498/aps.64.184703
[10]	易洲, 张丽丽, 李华.水泥老化过程中水动态的准弹性中子散射(QENS)谱分析. 必威体育下载 , 2015, 64(5): 056101.doi:10.7498/aps.64.056101
[11]	阮文, 罗文浪, 余晓光, 谢安东, 伍冬兰.锂原子修饰B6团簇的储氢性能研究. 必威体育下载 , 2013, 62(5): 053103.doi:10.7498/aps.62.053103
[12]	吴江滨, 钱耀, 郭小杰, 崔先慧, 缪灵, 江建军.硅纳米团簇与石墨烯复合结构储锂性能的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2012, 61(7): 073601.doi:10.7498/aps.61.073601
[13]	金淇涛, 王江, 伊国胜, 李会艳, 邓斌, 魏熙乐, 车艳秋.经颅磁刺激感应外电场作用下最小神经元模型放电起始动态机理分析. 必威体育下载 , 2012, 61(11): 118701.doi:10.7498/aps.61.118701
[14]	路广霞, 张辉, 张国英, 梁婷, 李丹, 朱圣龙.LiNH2储氢材料中间隙H与掺杂原子交互作用对其释氢性能影响机理研究. 必威体育下载 , 2011, 60(11): 117101.doi:10.7498/aps.60.117101
[15]	金淇涛, 王江, 魏熙乐, 邓斌, 车艳秋.最小神经元模型放电起始动态控制与分析. 必威体育下载 , 2011, 60(9): 098701.doi:10.7498/aps.60.098701
[16]	郝艳捧, 阳林, 涂恩来, 陈建阳, 朱展文, 王晓蕾.实验研究大气压多脉冲辉光放电的模式和机理. 必威体育下载 , 2010, 59(4): 2610-2616.doi:10.7498/aps.59.2610
[17]	李佳, 杨传铮, 张熙贵, 张建, 夏保佳.石墨/Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）O2电池充放电过程中电极材料的XRD研究. 必威体育下载 , 2009, 58(9): 6573-6581.doi:10.7498/aps.58.6573
[18]	胡建波, 谭华, 俞宇颖, 戴诚达, 冉宪文.铝的动态屈服强度测量及再加载弹性前驱波的形成机理分析. 必威体育下载 , 2008, 57(1): 405-410.doi:10.7498/aps.57.405
[19]	张秀兰, 黄整, 陈波, 麻焕锋, 高国强.LaNi5储氢过程的热力学分析. 必威体育下载 , 2007, 56(7): 4039-4043.doi:10.7498/aps.56.4039
[20]	石雁祥, 葛德彪, 吴健.尘埃粒子充放电过程对尘埃等离子体电导率的影响. 必威体育下载 , 2006, 55(10): 5318-5324.doi:10.7498/aps.55.5318

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