[发明专利]一种测量电极活性材料电化学动力学参数的方法

摘要

本申请公开了一种测量电极活性材料的电化学动力学参数的方法。本申请的方法包括，对正电极的充放电曲线和循环伏安曲线进行测量，根据测量的数据，通过对充放电曲线进行学习，按照Fick扩散定律以及公式一、公式二、公式三、公式四，对循环伏安曲线进行模拟，从而获得电极活性材料的扩散系数和界面反应常数。与传统的能斯特方程拟合相比，本申请的方法能够排除浓差极化等内部因素的干扰，从而能够真实的反映电极活性材料最本征的一些特性参数，在学术研究领域具有很高的价值，同时，为全面深入的认识和了解电极活性材料提供了科学方法，也为更合理的设计电池提供了理论基础。

主权项

1.一种测量电极活性材料电化学动力学参数的方法，所述电化学动力学参数包括扩散系数和界面反应常数，其特征在于：所述方法包括将电极活性材料制成电极，测量电极的充放电曲线和循环伏安曲线，根据测量的数据，按照Fick扩散定律以及公式一、公式二、公式三、公式四，对循环伏安曲线进行模拟，获得电极活性材料的扩散系数、界面反应常数、颗粒有效表面积和有效传输长度；Fick扩散定律：公式一：i＝FA(kOxC(Rs,t)‑kReC′(Rs,t))公式二：Keq＝kOx/kRe＝((1‑SOC))/SOC公式三：kRe∝‑f(E(soc)),kOx∝f(E(soc))；公式四：SOC＝C(Rs,t)/CinitFick扩散定律中，C(x,t)为电极颗粒内任意位置处的锂离子浓度、t为时间、DLi为锂离子的扩散系数、x为径向尺寸；公式一至公式四中，i为反应电流、F为法拉第常数、A为参与反应的界面面积、kOx为氧化态速度常数、C(Rs,t)为锂离子在电极颗粒表面的浓度、kRe为还原态速度常数、C′(Rs,t)为在电极颗粒表面的空穴浓度、Keq为平衡常数、SOC为荷电状态、f(E(soc))为电压和SOC之间的关系、Cinit为锂离子的初始浓度；所述对循环伏安曲线进行模拟，具体如下：第一步通过求解Fick扩散定律及相关边界条件得到表面的锂离子浓度；第二步通过公式四中SOC等于表面锂离子浓度除以初始锂离子浓度，得到SOC和锂离子浓度的关系；接下来再通过公式二和公式三得到每一个SOC值对应的kRe，kOx；然后根据第二步中SOC和锂离子浓度的关系得到每一个锂离子浓度值对应的kRe，kOx；最后将这个对应关系代入到公式一计算出i的值，完成整个拟合过程。