ब्याट्री प्रतिक्रिया संयन्त्र के हो?

ब्याट्री प्रतिक्रिया संयन्त्र के हो?

हाल, उद्योगमा LiFePO₄ को इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया संयन्त्रको कुनै सही र लगातार बुझाइ छैन। कम्पोजिट आयन (PO₄)³⁻ को प्रयोगले फलाम-आधारित यौगिकहरूलाई लिथियम-आयन ब्याट्री क्याथोडहरूको लागि एक आदर्श उम्मेद्वार सामग्री बनाउँछ। यद्यपि, LiFePO₄ को क्रिस्टल संरचनाले यसको चालकता र लिथियम-आयन प्रसार कार्यसम्पादनलाई सीमित गर्छ, जसले गर्दा सामग्रीको विद्युतीय रासायनिक कार्यसम्पादनमा कमी आउँछ। स्तरित सामग्रीको विपरीत, LiMPO₄ को चार्ज-डिस्चार्ज कर्भमा सामान्यतया धेरै समतल पठार हुन्छ, जुन दुई-चरण प्रतिक्रियाहरूको विशिष्ट विशेषता हो, जसको अर्थ LiMPO₄ र MPO₄ बीचको चरण संक्रमण प्रक्रिया लिथियम-आयन इन्टरकेलेसन/dein को समयमा हुन्छ।

LiFePO4 ले ब्याट्रीमा चार्ज र डिस्चार्ज गर्दा दुई-चरण प्रतिक्रिया संयन्त्रबाट गुज्र्छ, अर्थात्

Reaction mechanism model

चार्ज गर्दा, Li⁺ FeO₆ तहबाट माइग्रेट हुन्छ, इलेक्ट्रोलाइट हुँदै जान्छ र नकारात्मक इलेक्ट्रोडमा प्रवेश गर्छ। Fe²⁺ लाई Fe³⁺ मा अक्सिडाइज गरिएको छ, जबकि इलेक्ट्रोनहरू सम्पर्क प्रवाहक एजेन्ट र वर्तमान कलेक्टर मार्फत बाह्य सर्किटबाट नकारात्मक इलेक्ट्रोडमा यात्रा गर्छन्। डिस्चार्ज प्रक्रिया उल्टो छ।

यो दुई-चरण व्यवहारको वर्णन गर्न, पाधी र गुडइनफ एट अल। पहिले "कोर-शेल मोडेल," प्रस्तावित गर्‍यो, जसले लिथियम-आयन इन्टरकेलेसन/डिइन्टरकेलेसन प्रक्रिया LiFePO₄/FePO₄ दुई-फेज इन्टरफेसमा हुन्छ, चित्र 4-3a मा देखाइए अनुसार।

चार्ज गर्दा, LiFePO₄/FePO₄ इन्टरफेस लगातार सतहबाट केन्द्रतिर सर्छ, कोर तिर धकेल्छ। Li⁺ लगातार बाहिरी रूपमा माइग्रेट हुन्छ, र बाहिरी LiFePO₄ लगातार FePO₄ मा रूपान्तरण हुन्छ। लिथियम आयनहरू र इलेक्ट्रोनहरू प्रभावकारी प्रवाह कायम राख्न नवगठित दुई-फेज इन्टरफेसबाट निरन्तर गुजर्छन्, तर लिथियम-आयन प्रसार दर निश्चित परिस्थितिहरूमा स्थिर रहन्छ। जसरी दुई चरणहरू बीचको इन्टरफेस संकुचित हुन्छ, लिथियम आयनहरूको फैलावट प्रभावकारी वर्तमान कायम राख्नको लागि अपर्याप्त हुनेछ। पार्टिकल कोरमा रहेको LiFePO₄ पूर्ण रूपमा प्रयोग गरिने छैन, जसले गर्दा क्षमतामा कमी आउँछ। चार्जिङ पूरा भएपछि, प्रयोग नगरिएको LiFePO₄ कणको केन्द्रमा रहनेछ।

लिथियम आयनहरूले एकै साथ धेरै साइटहरूमा इन्टरक्यालेट र डिइन्टर्कलेट गर्न सक्छन् भन्ने कुरालाई ध्यानमा राख्दै, एन्डरसन एट अल। चित्र 4-3b मा देखाइए अनुसार प्रारम्भिक क्षमता हानि व्याख्या गर्न मोजेक मोडेल प्रस्तावित। मोज़ेक मोडेलले लिथियम आयन इन्टरकेलेसन र डिइन्टरकेलेसन प्रक्रिया LiFePO₄/FePO₄ दुई-फेज इन्टरफेसमा भए तापनि, प्रक्रिया कण भित्र कुनै पनि स्थानमा हुनसक्छ भन्ने कुरा पोजिट गर्छ। चार्ज गर्ने क्रममा, FePO₄ क्षेत्र कणमा विभिन्न बिन्दुहरूमा ठूलो हुन्छ, र यी क्षेत्रहरूको किनाराहरू क्रस-सम्पर्क हुन्छ, जसले धेरै अप्रक्रिया गर्न नसकिने मृत क्षेत्रहरू सिर्जना गर्दछ, जसले गर्दा क्षमतामा कमी आउँछ। डिस्चार्ज गर्दा, रिभर्स प्रतिक्रिया हुन्छ, लिथियम आयनहरू FePO₄ चरणमा अन्तर्क्रिया गर्दै। कोरको भाग जहाँ लिथियम आयनहरू इन्टरकलेटेड छैनन् क्षमतामा कमीको परिणाम।

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

दुई सैद्धान्तिक मोडेलहरू एकै साथ विकसित गरिएका थिए, तर खोल र कोरका विशिष्ट सामग्रीहरू विवादास्पद रहे पनि कोर- शेल मोडेललाई अनुसन्धानकर्ताहरूले व्यापक रूपमा स्वीकार गरेका छन्। यी दुई मोडेलहरूको आधारमा, यो निष्कर्ष निकाल्न सकिन्छ कि लिथियम आयनहरू र चार्जको प्रसार गतिविज्ञान सम्पूर्ण इलेक्ट्रोड सामग्रीको व्यावहारिक अनुप्रयोगको लागि निर्णायक कारकहरू हुन्। लिथियम आइरन फस्फेट क्याथोड सामग्रीको तयारीमा, चालकता र लिथियम आयन प्रसार सुधार गर्न कार्बन कोटिंग (नानोकार्बन फिल्म) र आयन डोपिङ प्रयोग गरेर सानो र एकसमान कण आकार (नानोस्केल वा माइक्रोपोरस) भएका कणहरू प्राप्त गर्ने प्रयासहरू गरिन्छ।

LiMPO सामग्रीहरूको गहिरो बुझाइको साथ, यो फेला पर्यो कि यी दुई मोडेलहरूले LiMPO सामग्रीहरूमा लिथियम आयन यातायातको अत्यधिक एनिसोट्रोपिक विशेषताहरूलाई बेवास्ता गर्यो। लाफन्टले "कोर-शेल मोडेल" को कमजोरीहरू सच्याउन "नयाँ कोर-शेल मोडेल" प्रस्ताव गरेको छ। यसको निर्माणमा, डेल्मासले LiFePO कणहरू विभिन्न घटाउने अवस्थाहरूमा अध्ययन गरे र "डोमिनो-क्यास्केड मोडेल" प्रस्ताव गरे, जसले चित्र 4-4 मा देखाइए अनुसार नानोस्केल कणहरूको द्रुत चार्ज र डिस्चार्ज कार्यसम्पादनलाई प्रभावकारी रूपमा व्याख्या गर्दछ।

माथि उल्लिखित मोडेलहरू बीचको महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरूको बावजुद, मूल मुद्दा दुई- चरणको इन्टरफेसको भविष्यवाणी र विशेषतामा निहित छ। चूंकि लिथियम सम्मिलन/निकासीको गतिविज्ञान र चरण संक्रमण सामग्रीको कण आकार, आकार विज्ञान, र भौतिक रसायनिक गुणहरूमा अत्यधिक निर्भर हुन्छ, माथिको छलफलहरू (मोडलहरू बीचको द्वन्द्व सहित) अपर्याप्त प्रयोगात्मक अवस्थाहरूको कारण हुन सक्छ।

माइक्रोस्कोपी र स्पेक्ट्रोस्कोपी को विकास संग, ठोस समाधान प्रतिक्रियाहरु र मध्यवर्ती चरणहरु LiMPO4 सामाग्री को चरण संक्रमण को समयमा अवलोकन र पत्ता लगाइएको छ, अर्को चरण संक्रमण संयन्त्र LiMPO4 सामाग्री मा अवस्थित हुन सक्छ भनेर संकेत गर्दछ। सामान्य ठोस समाधान प्रतिक्रियाहरूमा, सेल प्यारामिटरहरू र सेल भोल्युम चरण संक्रमणको समयमा निरन्तर परिवर्तनहरू प्रदर्शन गर्दछ। केही चरम परीक्षण अवस्थाहरू र विशेषता विधिहरू मार्फत, जस्तै अल्ट्रा-साना कणहरू (नानोस्केल) र उच्च-दर चार्ज-डिस्चार्ज (१०C माथि), ठोस समाधान प्रतिक्रियाहरू र मध्यवर्ती चरणहरूको अस्तित्व LiMPO4 मा अवलोकन गरिएको छ।

चार्जको क्रममा चरण संक्रमणहरू कोठाको तापक्रममा डिस्चार्ज प्रक्रियाहरू{0}। लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूले चार्जको समयमा राम्रो रिभर्सबिलिटी प्रदर्शन गर्दछ-डिस्चार्ज चक्र, जुन लिथियम-आयन डिइन्टरकेलेसन/इन्टरकेलेसन पछिको अवस्थाहरू बीचको संरचनात्मक समानतासँग सम्बन्धित छ। चार्ज-डिस्चार्ज प्रक्रियाहरूमा, ब्याट्रीको क्षमता क्षय चरण संक्रमण गतिविज्ञानसँग नजिकको सम्बन्ध छ। LiFePO4 को संरचना अनुसार, [100]pmnb दिशा लिथियम-आयन माइग्रेसनको लागि सबैभन्दा अनुकूल छ, र दुई चरणहरू बीचको इन्टरफेस चार्ज-डिस्चार्ज प्रक्रियाको क्रममा c-अक्षसँग सर्छ।

(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, Li₁₋δFePO₄ को विवर्तन शिखर गायब हुन थाल्छ, र FePO₄ द्वारा उत्पादित विवर्तन शिखरको तीव्रता बिस्तारै बढ्छ। यसको विपरीत, लिथियम आयनहरू सम्मिलित हुँदा, FePO₄ द्वारा उत्पादित विवर्तन शिखरको तीव्रता बिस्तारै घट्दै जान्छ, र Li₁₋δFePO₄ द्वारा उत्पादित विवर्तन शिखरको तीव्रता बिस्तारै बढ्दै जान्छ।

(2) LiₓFePO₄/Li₁₋yFePO₄कोठाको तापक्रममा LiₓFePO₄ Fe³⁺/Fe²⁺ मिश्रित-valence mesophase LiₐFePO₄/Li₁₋ FePO₄ को मिश्रण हो। र क्रमशः चार्ज र डिस्चार्ज गर्दा वाहक घनत्व र हपिंग सम्भाव्यता प्रतिनिधित्व गर्दछ। पाउडर न्यूट्रोन विवर्तनले क्रमशः ०.०५ र ०.११ को लागि इष्टतम मानहरू पत्ता लगाए। आयन डोपिङ, तापक्रम, ट्रान्जिसन मेटल, कण आकार, र अत्याधिक सम्भावित सन्तुलन अवस्थाहरू जस्ता कारकहरूले र को मानहरूलाई असर गर्छ। को मानहरू बढाउँदै र कोठाको तापक्रममा चार्ज र डिस्चार्ज गर्दा इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाको गतिज प्रदर्शन सुधार गर्नेछ।

450 डिग्रीमा, LiₓFePO₄ को ठोस समाधान अवस्थित छ, जबकि कोठाको तापक्रममा, दुई मेटास्टेबल चरणहरू अवस्थित छन्: Li₀.₇₅FePO₄ र Li₀.₅FePO₄। ५०० डिग्रीभन्दा माथि, LiₓFePO₄ गैर-ओलिभिन यौगिकहरूमा विघटन हुन थाल्छ; यी फास्फेट वा फस्फाइडहरूको संरचना र सामग्री x को मानमा निर्भर गर्दछ। 400 र 500 डिग्री बीच, LiₓFePO₄ को ठोस समाधान मात्र अवस्थित छ।

चिसो समयमा परिवर्तनहरू तताउने समयमा भन्दा धेरै जटिल छन्। चिसोको समयमा मिश्रणको संरचना x को मूल्य र थर्मल प्रक्रियामा निर्भर गर्दछ। चिसो भएपछि, LiₓFePO₄ पहिले दुई गैर-ओलिभिन चरणहरूको मिश्रणमा विघटन हुन्छ, जसको अनुपात तापमान र x को प्रारम्भिक मानमा निर्भर हुन्छ। जब तापमान (140±20 डिग्री) भन्दा कम हुन्छ, दुई-फेज प्रणाली थप जटिल प्रणाली बन्छ, जसमा LiFePO₄ र FePO₄ दुई अन्य ओलिभिन-प्रकारका यौगिकहरू, Liₓ₁FePO₄ र Liₓ₂FePO₄ सँग सहअस्तित्वमा हुन्छन्। यस मिश्रणलाई कोठाको तापक्रममा पुरानाले चार-चरण प्रणालीलाई बिस्तारै LiFePO₄ र FePO₄ को दुई{10}}चरण प्रणालीमा परिणत गर्छ।

Battery reaction mechanism

FePO₄ धेरै संरचनाहरूमा अवस्थित छ: ① LiFePO₄ को पूर्ण विच्छेदन पछि, orthorhombic FePO₄ गठन हुन्छ; ② Triclinic FePO₄ को क्वार्ट्ज-जस्तै संरचना छ, सबै क्याशन टेट्राहेड्रल समन्वित छन्; ③ मोनोक्लिनिक र अर्थोरोम्बिक FePO₄ तिनीहरूको सम्बन्धित हाइड्रेट्सबाट तयार गर्न सकिन्छ। FePO₄ को यी सबै क्रिस्टलीय रूपहरू, साथै अनाकार FePO₄, तताउँदा ट्राइक्लिनिक FePO₄ मा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ।

LiFePO₄ देखि FePO₄ मा रूपान्तरण ढिलो र अपूर्ण छ, तर जब तापमान 500 डिग्री नाघेको छ तब पूरा हुन्छ। ब्याट्री सञ्चालन अवस्था अन्तर्गत, क्याथोड सामग्री गतिज रूपमा स्थिर छ। LiFePO₄ को संश्लेषणको समयमा, FePO₄ को अनुपस्थिति सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ। यदि अवस्थित छ भने, ट्राइक्लिनिक FePO₄ तताउँदा उत्पन्न हुनेछ, परिणामस्वरूप उच्च तापमानमा सामग्रीको सतहमा गैर-विद्युत रसायनिक रूपमा सक्रिय गिलास चरण हुन्छ।

आयन डोपिङले सामग्रीको चालकता सुधार गर्न सक्छ। P-प्रकार 10⁻² S/cm सम्मको चालकता भएका अर्धचालक प्रवाहक सामग्रीहरू आयन डोपिङ मार्फत प्राप्त गरिन्छ। डोपिङ एक धेरै जटिल प्रक्रिया हो: एकातिर, स्थानीय घनत्व सन्निकटन (LDA) अन्तर्गत LiFePO₄ को इलेक्ट्रोनिक संरचनाको घनत्व कार्यात्मक सिद्धान्त (DFT) गणना र सामान्यीकृत ग्रेडियन्ट अनुमान (GGA) ले देखाउँदछ कि सामग्रीले धातु वा अर्धचालक सामग्रीको विशेषताहरू प्रदर्शन गर्नुपर्छ र एपको ब्यान्ड कन्डक्टरको साथमा। 0.3 eV, जुन वास्तवमा पत्ता लागेको कम चालकतासँग असंगत छ। अर्कोतर्फ, आयन डोपिङ पछि इलेक्ट्रोन ओर्बिटल र कुलम्ब अन्तरक्रियाहरूको अन्तरक्रियालाई विचार गर्दै, सुधारिएको भ्यालेन्स ब्यान्ड संरचना सैद्धान्तिक रूपमा सम्भव छ।

Mg- वा Cr- डोप गरिएको LiFePO₄ को DFT गणनाले देखाउँछ कि इलेक्ट्रोनिक अवस्थाहरूको अधिकतम घनत्व फर्मी स्तरको नजिक अवस्थित छ, जसले डोप गरिएको सामग्रीको धातु चालकता बताउँछ। आयन डोपिङको कारण चालकतामा परिवर्तन निम्न कारकहरूसँग सम्बन्धित हुन सक्छ:

1) चार्ज वाहक क्षेत्रहरु को किनाराहरु धातुकृत छन्।

२) आयन डोपिङले भ्यालेन्स ब्यान्ड र कन्डक्शन ब्यान्डको चौडाइलाई साँघुरो पार्छ।

3) एक निश्चित महत्वपूर्ण एकाग्रता भन्दा बढि, डोपन्ट आयनहरूको इलेक्ट्रोन वेभफंक्शनले कन्डक्शन ब्यान्डको गठन निम्त्याउँछ।

4) डोपन्ट आयनहरूको प्रकार, एकाग्रता र वितरण।

5) धेरै M-O धातु अक्साइडहरूमा, M-M बन्ड दूरी 3 × 10⁻¹⁰ m भन्दा कम हुँदा धातु प्रवाहक ब्यान्ड देखिन्छ।

6) संश्लेषणको क्रममा, कार्बनिक कार्बनको थपले सामग्रीको कार्बन कोटिंग निम्त्याउँछ, प्रभावकारी प्रवाह मार्ग सिर्जना गर्दछ।

7) Fe₂P को उपस्थिति। संश्लेषण को समयमा, अतिरिक्त कार्बन को अतिरिक्त फस्फेट कम गर्दछ।

Ion doping and conductivity

8) Fe³⁺/Fe²⁺ रेडक्स जोडीले LiFePO₄ को कमीमा उत्प्रेरकको रूपमा कार्य गर्दछ।

LiFePO₄ ले सामान्यतया प्रयोग हुने इलेक्ट्रोलाइट्सको साथ प्रतिक्रिया देखाउँछ। सामग्रीको इलेक्ट्रोकेमिकल व्यवहार इलेक्ट्रोलाइट भित्र यसको सतह रसायनसँग अत्यधिक सहसंबद्ध छ। सामान्यतया, सामग्रीको सतहमा एक निष्क्रिय फिल्म बनाउँछ। यो फिल्मले लिथियम-आयन फैलावटलाई सहज बनाउँछ, सक्रिय सामग्रीको हानिलाई रोक्छ, र लिथियम-आयन सम्मिलन/निकासीको समयमा भोल्युम र सतह परिवर्तनहरूको सामना गर्नुपर्छ। कार्बन-लेपित LiFePO₄ सतह फिल्महरूमा LiF, LiPF₆, LiₓFᵧ⁻, र LiₓPOᵧFᶻ⁻ जस्ता यौगिकहरू हुन्छन्।

साधारण इलेक्ट्रोलाइटहरूमा सामान्यतया अल्काइल कार्बोनेट र लिथियम लवणहरू हुन्छन्। क्याथोड सामग्रीले इलेक्ट्रोलाइटमा धेरै सम्भावित प्रतिक्रियाहरू पार गर्दछ। उदाहरणका लागि, LiPF₆ समाधानहरूमा, LiFePO₄ र HF को ट्रेस मात्राहरू बीचको एसिड-बेस प्रतिक्रिया अपरिहार्य छ। इलेक्ट्रोलाइटमा HF को उपस्थितिमा दुई हानिकारक प्रभावहरू छन्: पहिलो, फलामको आयन र प्रोटोनहरू बीचको प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया; र दोस्रो, कण सतहमा Li ion र F आयनहरूको प्रतिक्रियाले LiF बनाउँछ, जसले Li⁺ प्रसारमा बाधा पुर्‍याउँछ।

आइरन आयन इलेक्ट्रोलाइट्स मा भंग। विभिन्न इलेक्ट्रोलाइटहरूमा LiFePO₄ को फलामको आयन विघटनमा परीक्षणहरूले निम्न कुराहरू प्रकट गरे:

1) अम्लीय प्रदूषकहरू रहित इलेक्ट्रोलाइटहरूमा, उच्च तापमानमा पनि, फलामको आयनहरूको विघटन र सक्रिय पदार्थको परिणामस्वरूप ठूलो क्षति नगण्य हुन्छ।

2) उच्च समाधान अम्लताले फलामको आयन विघटनलाई सजिलो बनाउँछ।

3) उच्च तापक्रमले फलामको आयन भंग गर्न सजिलो हुन्छ।

4) सामग्री भित्र उच्च कार्बन सामग्रीले ठूलो भौतिक स्थिरतामा परिणाम दिन्छ।

सक्रिय सामग्री र बाइन्डर बीचको सम्पर्क क्षेत्र जंगको लागि सबैभन्दा संवेदनशील छ। यो क्षरणलाई क्षारीय मेसोफेस प्रयोग गरेर वा अम्लीय स्काभेन्जिङ additives लागू गरेर बच्न सकिन्छ। LiFePO₄ क्याथोड सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्ने लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा, गैर-अम्लीय इलेक्ट्रोलाइटहरू वा कार्बन थप्ने वा LiFePO₄ को कोटिंग ठूलो क्षति रोक्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।

LiFePO₄ क्याथोड सामग्रीका गतिज विशेषताहरू अझै पूर्ण रूपमा बुझिएका छैनन्। यो सामान्यतया विश्वास गरिन्छ कि कण आकार र वितरण, चालकता, आयन प्रसार, चरण संक्रमण (चार्ज-डिस्चार्ज प्रक्रिया), र कार्बन कोटिंग/डोपिङ सबैले ब्याट्रीको प्रदर्शनलाई फरक चार्ज-डिस्चार्ज दरहरूमा असर गर्छ। समान कार्बन डोपिङको अर्थ लिथियम आयनहरू र इलेक्ट्रोनहरू सक्रिय सामग्रीमा एउटै स्थानमा घुसाउन र निकाल्न सकिन्छ, इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण कम गर्दछ।

(१) क्षमतामा चालकताको प्रभाव शुद्ध LiFePO₄ को कम चालकताले ब्याट्रीको उच्च-दर डिस्चार्ज क्षमतामा सीधै घटाउँछ। शुद्ध LiFePO₄ को चालकता लगभग 10⁻⁹ S/cm छ, र डिस्चार्ज क्षमता 0.2C डिस्चार्ज दरमा 148 mA·h/g बाट 5C डिस्चार्ज दरमा 85 mA·h/g मा तीव्र रूपमा घट्छ। क्याथोड सामग्रीको उच्च-दर डिस्चार्ज क्षमता सधैं बढ्दो चालकता संग बढ्दैन। कम चालकता मा, चालकता मा वृद्धि सामाग्री को इलेक्ट्रोकेमिकल गतिज सुधार गर्दछ। जब सामग्री चालकता एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य भन्दा बढी हुन्छ, चालकता अब सामग्रीको दर क्षमताको लागि निर्धारण कारक हुँदैन। LiFe₀.₉Ni₀.₁PO₄ (1.0 × 10⁻⁷ S/cm), यसको कम चालकताको साथ, LiFePO₄ (4.0 × 10⁻⁶ S/cm) भन्दा राम्रो उच्च - दर डिस्चार्ज क्षमता प्रदर्शन गर्दछ, डिस्चार्ज क्षमताको साथ 5 mg·0 mg/h/h. क्रमशः, 10C डिस्चार्ज दरमा। यसले सुझाव दिन्छ कि लिथियम-आयन प्रसारले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको इलेक्ट्रोकेमिकल गुणहरूमा निर्णायक कारकको रूपमा चालकतालाई प्रतिस्थापन गरेको हुन सक्छ।

(२) लिथियम-आयन प्रसार लिथियम-आयन प्रसार दुवै आन्तरिक र बाह्य कारकहरूद्वारा निर्धारण गरिन्छ। बाह्य कारकहरूमा कण आकार, वितरण, र आकार विज्ञान समावेश छ। आन्तरिक कारकहरूले मुख्य रूपमा लिथियम-आयन प्रसार गुणांकलाई जनाउँछ। लिथियम-आयन प्रसार गुणांक एक स्थिर मान हो; लिथियम आयनहरूको प्रसार क्षमता कणको आकार बढ्दै जाँदा घट्छ किनभने कण भित्र लिथियम आयनहरूको प्रसार मार्ग बढ्छ। लिथियम आयनहरूको प्रसार क्षमता कण आकारको वर्गसँग उल्टो समानुपातिक हुन्छ र लिथियम -आयन प्रसार गुणांकसँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ। डिफ्यूजन गुणांक भन्दा लिथियम-आयन प्रसारमा कणको आकारले ठूलो प्रभाव पार्छ। लिथियम -आयन प्रसार गुणांकको संख्यात्मक गणना विशिष्ट मापन विधिहरू र सैद्धान्तिक मोडेलहरूसँग जोडिएको हुनुपर्छ। मुख्य मापन विधिहरू galvanostatic titration (GITT) र इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS वा AC प्रतिबाधा) हुन्।

(३) दुई-आयामी स्केल इलेक्ट्रोड: पातलो-फिल्म इलेक्ट्रोडले सतहको क्षेत्रफल बढाएर इलेक्ट्रोड गतिविधि बढाउँछ। पातलो-फिल्म इलेक्ट्रोडमा, इलेक्ट्रोनहरू हालको कलेक्टरमा प्रवेश गर्छन् जबकि लिथियम आयनहरू विपरीत दिशाबाट इलेक्ट्रोलाइटमा प्रवेश गर्छन्। FePO₄ तहको गठनसँगै, इलेक्ट्रोन आन्दोलनको प्रतिरोध कम हुन्छ, जबकि लिथियम-आयन आन्दोलनको प्रतिरोध बढ्छ। FePO₄ पहिले क्रिस्टल दोषहरूमा न्यूक्लिट हुन्छ र त्यसपछि सबै दिशाहरूमा बढ्छ, लिथियम आयनहरू [100] दिशामा भाग्न नसकेसम्म लिथियम-आयन प्रसारलाई रोक्छ।