តើយន្តការប្រតិកម្មថ្មគឺជាអ្វី?

តើយន្តការប្រតិកម្មថ្មគឺជាអ្វី?

បច្ចុប្បន្ននេះមិនមានការយល់ដឹងត្រឹមត្រូវ និងជាប់លាប់នៃយន្តការប្រតិកម្មគីមីនៃ LiFePO₄ នៅក្នុងឧស្សាហកម្មនេះទេ។ ការអនុវត្តនៃ anion សមាសធាតុ (PO₄)³⁻ ធ្វើឱ្យសមាសធាតុដែក-ជាសម្ភារៈបេក្ខជនដ៏ល្អសម្រាប់ cathodes ថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់នៃ LiFePO₄ កំណត់ការប្រព្រឹត្តិកម្មរបស់វា និងលីចូម-ប្រសិទ្ធភាពនៃការសាយភាយអ៊ីយ៉ុង ដែលបណ្តាលឱ្យមានការថយចុះនៃដំណើរការអេឡិចត្រូគីមីរបស់សម្ភារៈ។ មិនដូចសម្ភារៈស្រទាប់ទេ បន្ទុក-ខ្សែកោងបញ្ចេញនៃ LiMPO₄ ជាធម្មតាមានខ្ពង់រាបសំប៉ែត ដែលជាលក្ខណៈធម្មតានៃប្រតិកម្មដំណាក់កាលពីរ- មានន័យថាដំណើរការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលរវាង LiMPO₄ និង MPO₄ កើតឡើងកំឡុងពេលលីចូម-អន្តរកាល/ការបំបែកអ៊ីយ៉ុង។

LiFePO4 ឆ្លងកាត់យន្ដការប្រតិកម្មដំណាក់កាលពីរ-កំឡុងពេលសាកថ្ម និងបញ្ចោញក្នុងថ្ម ពោលគឺ

Reaction mechanism model

កំឡុងពេលសាកថ្ម Li⁺ ផ្លាស់ទីពីស្រទាប់ FeO₆ ឆ្លងកាត់អេឡិចត្រូលីត ហើយចូលទៅក្នុងអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន។ Fe²⁺ ត្រូវបានកត់សុីទៅជា Fe³⁺ ខណៈពេលដែលអេឡិចត្រុងធ្វើដំណើរពីសៀគ្វីខាងក្រៅទៅកាន់អេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានតាមរយៈភ្នាក់ងារទំនាក់ទំនង និងឧបករណ៍ប្រមូលចរន្ត។ ដំណើរការនៃការបញ្ចេញទឹកគឺបញ្ច្រាស។

ដើម្បីពណ៌នាអំពីឥរិយាបថដំណាក់កាលពីរនេះ Padhi និង Goodenough et al. ដំបូងបានស្នើ "ស្នូល-គំរូសែល" ដែលបង្ហាញថា លីចូម-ដំណើរការ intercalation/deintercalation អ៊ីយ៉ុងកើតឡើងនៅចំណុចប្រទាក់ដំណាក់កាល LiFePO₄/FePO₄ ពីរ- ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាព 4-3a ។

កំឡុងពេលសាកថ្ម ចំណុចប្រទាក់ LiFePO₄/FePO₄ បន្តផ្លាស់ទីពីផ្ទៃឆ្ពោះទៅកណ្តាល ដោយរុញទៅស្នូល។ Li⁺ បន្តធ្វើចំណាកស្រុកទៅខាងក្រៅ ហើយ LiFePO₄ ខាងក្រៅបន្តផ្លាស់ប្តូរទៅជា FePO₄ ។ អ៊ីយ៉ុងលីចូម និងអេឡិចត្រុងបន្តឆ្លងកាត់ចំណុចប្រទាក់ដំណាក់កាលពីរ-ដែលបានបង្កើតថ្មី ដើម្បីរក្សាចរន្តមានប្រសិទ្ធភាព ប៉ុន្តែអត្រានៃការសាយភាយអ៊ីយ៉ុងលីចូម{3}}គឺថេរក្រោមលក្ខខណ្ឌជាក់លាក់។ នៅពេលដែលចំណុចប្រទាក់រវាងដំណាក់កាលទាំងពីរធ្លាក់ចុះ ការសាយភាយនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមនៅទីបំផុតនឹងមិនគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីរក្សាចរន្តដែលមានប្រសិទ្ធភាពនោះទេ។ LiFePO₄ នៅក្នុងស្នូលភាគល្អិតនឹងមិនត្រូវបានប្រើប្រាស់ពេញលេញទេ ដែលបណ្តាលឱ្យបាត់បង់សមត្ថភាព។ បន្ទាប់ពីការសាកថ្មរួចរាល់ LiFePO₄ ដែលមិនបានប្រើនឹងនៅចំកណ្តាលភាគល្អិត។

ដោយពិចារណាថា អ៊ីយ៉ុងលីចូមអាចធ្វើអន្តរកាល និងបំបែកអន្តរកាលក្នុងពេលដំណាលគ្នានៅកន្លែងជាច្រើន Andersson et al ។ បានស្នើគំរូ mosaic ដើម្បីពន្យល់ពីការបាត់បង់សមត្ថភាពដំបូង ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4-3b។ គំរូ mosaic បង្ហាញឱ្យឃើញថា ទោះបីជាដំណើរការ intercalation និង deintercalation lithium ion ស្ថិតនៅចំណុចប្រទាក់ដំណាក់កាល LiFePO₄/FePO₄ ពីរ-ក៏ដោយ ដំណើរការអាចកើតឡើងនៅទីតាំងណាមួយនៅក្នុងភាគល្អិត។ កំឡុងពេលសាកថ្ម តំបន់ FePO₄ ពង្រីកនៅចំណុចផ្សេងគ្នានៅលើភាគល្អិត ហើយគែមនៃតំបន់ទាំងនេះឆ្លងកាត់ទំនាក់ទំនង បង្កើតតំបន់ស្លាប់ជាច្រើនដែលមិនអាចប្រតិកម្មបាន ដូច្នេះបណ្តាលឱ្យបាត់បង់សមត្ថភាព។ កំឡុងពេលបញ្ចោញ ប្រតិកម្មបញ្ច្រាសកើតឡើង ដោយមានអ៊ីយ៉ុងលីចូម intercalating ចូលទៅក្នុងដំណាក់កាល FePO₄ ។ ផ្នែកនៅស្នូលដែលអ៊ីយ៉ុងលីចូមមិនត្រូវបានគណនាជាលទ្ធផលនាំឱ្យបាត់បង់សមត្ថភាព។

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

គំរូទ្រឹស្តីពីរត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងពេលដំណាលគ្នា ប៉ុន្តែស្នូល-គំរូសែលត្រូវបានទទួលយកយ៉ាងទូលំទូលាយដោយអ្នកស្រាវជ្រាវ ទោះបីជាសម្ភារៈជាក់លាក់នៃសែល និងស្នូលនៅតែមានភាពចម្រូងចម្រាសក៏ដោយ។ ដោយផ្អែកលើគំរូទាំងពីរនេះ វាអាចត្រូវបានសន្និដ្ឋានថា kinetics នៃការសាយភាយនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូម និងបន្ទុកគឺជាកត្តាសម្រេចចិត្តសម្រាប់ការអនុវត្តជាក់ស្តែងនៃសម្ភារៈអេឡិចត្រូតទាំងមូល។ នៅក្នុងការរៀបចំសម្ភារ cathode phosphate ដែកលីចូម ការខិតខំប្រឹងប្រែងត្រូវបានធ្វើឡើងដើម្បីទទួលបានភាគល្អិតដែលមានទំហំភាគល្អិតតូច និងឯកសណ្ឋាន ( nanoscale ឬ microporous) ដោយប្រើថ្នាំកូតកាបូន (ខ្សែភាពយន្ត nanocarbon) និងសារធាតុអ៊ីយ៉ុង ដើម្បីបង្កើនចរន្តចរន្ត និងការសាយភាយអ៊ីយ៉ុងលីចូម។

ជាមួយនឹងការយល់ដឹងកាន់តែស៊ីជម្រៅនៃសម្ភារៈ LiMPO វាត្រូវបានគេរកឃើញថាម៉ូដែលទាំងពីរនេះបានធ្វេសប្រហែសលើលក្ខណៈ anisotropic ខ្ពស់នៃការដឹកជញ្ជូនលីចូមអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងសម្ភារៈ LiMPO ។ Laffont បានស្នើ "គំរូស្នូល-សែលថ្មី" ដើម្បីកែតម្រូវចំណុចខ្វះខាតនៃ "ស្នូល-គំរូសែល។" ដោយផ្អែកទៅលើបញ្ហានេះ Delmas បានសិក្សាទៅលើភាគល្អិត LiFePO នៅក្នុងស្ថានភាព depletion ផ្សេងៗគ្នា ហើយបានស្នើឡើងនូវ "Domino-cascade Model" ដែលពន្យល់យ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពនូវការសាកថ្មលឿន និងការបញ្ចេញថាមពលនៃភាគល្អិតណាណូ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4-4 ។

ទោះបីជាមានភាពខុសប្លែកគ្នាយ៉ាងសំខាន់រវាងម៉ូដែលដែលបានរៀបរាប់ខាងលើក៏ដោយ បញ្ហាស្នូលស្ថិតនៅក្នុងការទស្សន៍ទាយ និងការកំណត់លក្ខណៈនៃចំណុចប្រទាក់ដំណាក់កាល-ទាំងពីរ។ ដោយសារ kinetics នៃការបញ្ចូល/ស្រង់ចេញ និងការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលគឺពឹងផ្អែកយ៉ាងខ្លាំងទៅលើទំហំភាគល្អិត រូបសណ្ឋាន និងលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវិទ្យានៃសម្ភារៈ ការពិភាក្សាខាងលើ (រួមទាំងការប៉ះទង្គិចរវាងម៉ូដែល) អាចបណ្តាលមកពីលក្ខខណ្ឌពិសោធន៍មិនគ្រប់គ្រាន់។

ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍនៃមីក្រូទស្សន៍ និង spectroscopy ប្រតិកម្មនៃដំណោះស្រាយរឹង និងដំណាក់កាលមធ្យមត្រូវបានគេសង្កេតឃើញ និងរកឃើញក្នុងអំឡុងពេលការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលនៃសម្ភារៈ LiMPO4 ដែលបង្ហាញថាយន្តការនៃការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលមួយផ្សេងទៀតអាចមាននៅក្នុងសម្ភារៈ LiMPO4 ។ នៅក្នុងប្រតិកម្មសូលុយស្យុងរឹងធម្មតា ប៉ារ៉ាម៉ែត្រកោសិកា និងបរិមាណកោសិកាបង្ហាញការផ្លាស់ប្តូរជាបន្តកំឡុងពេលផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល។ តាមរយៈលក្ខខណ្ឌនៃការធ្វើតេស្តខ្លាំងមួយចំនួន និងវិធីសាស្ត្រកំណត់លក្ខណៈដូចជា ជ្រុល-ភាគល្អិតតូច (ខ្នាតណាណូ) និង-អត្រាបន្ទុកខ្ពស់-ការហូរចេញ (លើសពី 10C) ប្រតិកម្មនៃដំណោះស្រាយរឹង និងអត្ថិភាពនៃដំណាក់កាលមធ្យមត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្នុង LiMPO4 ។

ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលកំឡុងពេលសាកថ្ម-ដំណើរការបញ្ចេញនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។ អាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុងបង្ហាញការបញ្ច្រាសដ៏ល្អក្នុងអំឡុងពេលសាក-វដ្តនៃការបញ្ចោញ ដែលទាក់ទងទៅនឹងភាពស្រដៀងគ្នានៃរចនាសម្ព័ន្ធរវាងស្ថានភាពដំណាក់កាលបន្ទាប់ពីលីចូម-ការបំបែក/អន្តរកាលនៃអ៊ីយ៉ុង។ កំឡុងពេលសាក-ដំណើរការបញ្ចេញ សមត្ថភាពបំបែកនៃថ្មគឺទាក់ទងយ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹង kinetics នៃការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល។ យោងតាមរចនាសម្ព័នរបស់ LiFePO4 ទិសដៅ [100]pmnb គឺអំណោយផលបំផុតសម្រាប់ការធ្វើចំណាកស្រុករបស់លីចូម-អ៊ីយ៉ុង ហើយចំណុចប្រទាក់រវាងដំណាក់កាលទាំងពីរផ្លាស់ទីតាមអ័ក្ស c{11}}អំឡុងពេលសាកថ្ម{12}}ដំណើរការបញ្ចេញ។

(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 ចំនុចកំពូលនៃការបំភាយនៃ Li₁₋δFePO₄ ចាប់ផ្តើមបាត់ ហើយអាំងតង់ស៊ីតេនៃចំនុចបំបែកដែលផលិតដោយ FePO₄ កើនឡើងជាលំដាប់។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅពេលដែលអ៊ីយ៉ុងលីចូមត្រូវបានបញ្ចូល អាំងតង់ស៊ីតេនៃកំពូលនៃការសាយភាយដែលផលិតដោយ FePO₄ ថយចុះជាលំដាប់ ហើយអាំងតង់ស៊ីតេនៃកំពូលនៃការសាយភាយដែលផលិតដោយ Li₁₋δFePO₄ កើនឡើងជាលំដាប់។

(2) LiₓFePO₄/Li₁₋yFePO₄LiₓFePO₄ នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់គឺជាល្បាយនៃ Fe³⁺/Fe²⁺ ចម្រុះ-valence mesophase LiₐFePO₄/Li₁₋ FePO₄។ និងតំណាងឱ្យដង់ស៊ីតេក្រុមហ៊ុនបញ្ជូន និងប្រូបាប៊ីលីតេលោតកំឡុងពេលសាកថ្ម និងបញ្ចេញថាមពលរៀងៗខ្លួន។ ការបំភាយនឺត្រុងហ្វាលម្សៅបានបង្ហាញថាតម្លៃល្អបំផុតសម្រាប់ និងគឺ 0.05 និង 0.11 រៀងគ្នា។ កត្តាដូចជាសារធាតុអ៊ីយ៉ុង សីតុណ្ហភាព លោហៈធាតុផ្លាស់ប្តូរ ទំហំភាគល្អិត និងមិនមាន-ស្ថានភាពលំនឹងនៅមានសក្តានុពលខ្លាំងពេក សុទ្ធតែប៉ះពាល់ដល់តម្លៃនៃ និង . ការបង្កើនតម្លៃនៃនិងនឹងធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវការអនុវត្ត kinetic នៃប្រតិកម្មអេឡិចត្រូតក្នុងអំឡុងពេលសាកថ្មនិងការបញ្ចេញនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។

នៅសីតុណ្ហភាព 450 ដឺក្រេ ដំណោះស្រាយរឹងនៃ LiₓFePO₄ មាន ខណៈពេលដែលនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ ដំណាក់កាលដែលអាចរំលាយបានពីរមាន៖ Li₀.₇₅FePO₄ និង Li₀.₅FePO₄ ។ លើសពី 500 ដឺក្រេ LiₓFePO₄ ចាប់ផ្តើមរលួយទៅជាសមាសធាតុដែលមិនមែនជា-អូលីវីន។ សមាសភាព និងខ្លឹមសារនៃផូស្វាត ឬផូស្វាត អាស្រ័យលើតម្លៃនៃ x ។ ចន្លោះពី 400 ទៅ 500 ដឺក្រេ មានតែដំណោះស្រាយដ៏រឹងមាំនៃ LiₓFePO₄ ប៉ុណ្ណោះ។

ការផ្លាស់ប្តូរកំឡុងពេលត្រជាក់គឺស្មុគស្មាញជាងពេលកំដៅ។ សមាសភាពនៃល្បាយកំឡុងពេលត្រជាក់អាស្រ័យលើតម្លៃនៃ x និងដំណើរការកម្ដៅ។ នៅពេលត្រជាក់ LiₓFePO₄ ដំបូងបំបែកទៅជាល្បាយនៃដំណាក់កាលពីរដែលមិនមែនជា-អូលីវីន សមាមាត្រដែលអាស្រ័យលើតម្លៃដំបូងនៃសីតុណ្ហភាព និង x ។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពទាបជាង (140±20 ដឺក្រេ) ប្រព័ន្ធដំណាក់កាលពីរ-ក្លាយជាប្រព័ន្ធស្មុគ្រស្មាញជាងមុន ដែលក្នុងនោះ LiFePO₄ និង FePO₄ រួមរស់ជាមួយសមាសធាតុប្រភេទអូលីវ -ពីរផ្សេងទៀតគឺ Liₓ₁FePO₄ និង Liₓ₂FePO₄ ។ ភាពចាស់នៃល្បាយនេះនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់បណ្តាលឱ្យប្រព័ន្ធដំណាក់កាលបួន-បំប្លែងទៅជាប្រព័ន្ធដំណាក់កាលពីរនៃ LiFePO₄ និង FePO₄ ។

Battery reaction mechanism

FePO₄ មាននៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធជាច្រើន៖ ① បន្ទាប់ពីការបំបែកពេញលេញនៃ LiFePO₄, orthorhombic FePO₄ ត្រូវបានបង្កើតឡើង; ② Triclinic FePO₄ មានរចនាសម្ព័ន្ធដូចរ៉ែថ្មខៀវ- ដោយមាន cations tetrahedral ទាំងអស់សម្របសម្រួល។ ③ Monoclinic និង orthorhombic FePO₄ អាចត្រូវបានរៀបចំពី hydrates រៀងៗខ្លួន។ ទម្រង់គ្រីស្តាល់ទាំងអស់នៃ FePO₄ ក៏ដូចជា FePO₄ អាម៉ូនិក អាចត្រូវបានបំលែងទៅជា Triclinic FePO₄ នៅពេលកំដៅ។

ការបំប្លែងពី LiFePO₄ ទៅ FePO₄ គឺយឺត និងមិនពេញលេញ ប៉ុន្តែបញ្ចប់នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពលើសពី 500 ដឺក្រេ។ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌប្រតិបត្តិការរបស់ថ្ម សម្ភារៈ cathode មានស្ថេរភាព kinetically ។ ក្នុងអំឡុងពេលនៃការសំយោគ LiFePO₄ វាចាំបាច់ណាស់ក្នុងការធានាអវត្តមាននៃFePO₄។ ប្រសិនបើមានវត្តមាន ទ្រីគ្លីនីក FePO₄ នឹងត្រូវបានបង្កើតនៅពេលកំដៅ ដែលបណ្តាលឱ្យមានដំណាក់កាលកញ្ចក់ដែលមិនមាន-អេឡិចត្រូគីមីសកម្មនៅលើផ្ទៃសម្ភារៈនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។

សារធាតុ Ion Doping អាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវចរន្តនៃវត្ថុធាតុដើម។ P-ប្រភេទសម្ភារៈ semiconductor conductive ដែលមានចរន្តអគ្គិសនីដល់ទៅ 10⁻² S/cm ត្រូវបានទទួលតាមរយៈការដាក់អ៊ីយ៉ុង។ Doping គឺជាដំណើរការដ៏ស្មុគស្មាញមួយ៖ នៅលើដៃម្ខាង ទ្រឹស្តីមុខងារដង់ស៊ីតេ (DFT) នៃការគណនារចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចនៃ LiFePO₄ ក្រោមការប៉ាន់ស្មានដង់ស៊ីតេមូលដ្ឋាន (LDA) និងការប៉ាន់ប្រមាណជម្រាលទូទៅ (GGA) បង្ហាញថាសម្ភារៈគួរតែបង្ហាញលក្ខណៈនៃលោហៈធាតុ ឬសម្ភារៈ semiconductor ដែលមានទទឹងប្រមាណជា 3 ខ្សែសង្វាក់ និង valence ។ ជាមួយនឹងចរន្តទាបត្រូវបានរកឃើញ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ដោយពិចារណាលើអន្តរកម្មនៃគន្លងអេឡិចត្រុង និងអន្តរកម្មរបស់ Coulomb បន្ទាប់ពីសារធាតុអ៊ីយ៉ុង រចនាសម្ព័ន្ធក្រុម valence ដែលប្រសើរឡើងគឺអាចធ្វើទៅបានតាមទ្រឹស្តី។

ការគណនា DFT នៃ Mg- ឬ Cr-doped LiFePO₄ បង្ហាញថាដង់ស៊ីតេអតិបរមានៃរដ្ឋអេឡិចត្រូនិចមានទីតាំងនៅជិតកម្រិត Fermi ដែលពន្យល់អំពីចរន្តលោហៈនៃសារធាតុ doped ។ ការផ្លាស់ប្តូរនៃចរន្តដែលបណ្តាលមកពីសារធាតុ ion doping អាចទាក់ទងនឹងកត្តាដូចខាងក្រោមៈ

1) គែមនៃតំបន់ផ្ទុកបន្ទុកត្រូវបានលោហធាតុ។

2) Ion doping បង្រួមទទឹងនៃ valence band និង conduction band ។

3) លើសពីកំហាប់សំខាន់ជាក់លាក់មួយ មុខងាររលកអេឡិចត្រុងនៃអ៊ីយ៉ុង dopant នាំទៅដល់ការបង្កើតក្រុម conduction ។

4) ប្រភេទ ការប្រមូលផ្តុំ និងការចែកចាយនៃអ៊ីយ៉ុង dopant ។

5) នៅក្នុងអុកស៊ីដលោហៈ M-O ជាច្រើន ខ្សែបញ្ជូនលោហៈលេចឡើងនៅពេលដែលចម្ងាយចំណង M-M តិចជាង 3 × 10⁻¹⁰ m ។

6) កំឡុងពេលសំយោគ ការបន្ថែមកាបូនសរីរាង្គបណ្តាលឱ្យមានថ្នាំកូតកាបូននៃសម្ភារៈ បង្កើតផ្លូវដំណើរការប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។

7) រូបរាងរបស់ Fe₂P ។ កំឡុងពេលសំយោគការបន្ថែមកាបូនលើសកាត់បន្ថយផូស្វាត។

Ion doping and conductivity

8) គូ Fe³⁺/Fe²⁺ redox ដើរតួជាកាតាលីករក្នុងការកាត់បន្ថយ LiFePO₄ ។

LiFePO₄ បង្ហាញប្រតិកម្មជាមួយនឹងអេឡិចត្រូលីតដែលប្រើជាទូទៅ។ ឥរិយាបទអេឡិចត្រូគីមីនៃសម្ភារៈមានទំនាក់ទំនងយ៉ាងខ្លាំងជាមួយនឹងគីមីវិទ្យាផ្ទៃរបស់វានៅក្នុងអេឡិចត្រូលីត។ ជាទូទៅ ខ្សែភាពយន្ត passivation បង្កើតបាននៅលើផ្ទៃសម្ភារៈ។ ខ្សែភាពយន្តនេះជួយសម្រួលដល់ការសាយភាយរបស់លីចូម-អ៊ីយ៉ុង ការពារការបាត់បង់សម្ភារៈសកម្ម និងត្រូវតែទប់ទល់នឹងការផ្លាស់ប្តូរកម្រិតសំឡេង និងផ្ទៃកំឡុងពេលបញ្ចូល/ទាញយកអ៊ីយ៉ុងលីចូម។ កាបោន-ខ្សែភាពយន្ត LiFePO₄ ដែលស្រោបលើផ្ទៃមានសមាសធាតុដូចជា LiF, LiPF₆, LiₓFᵧ⁻ និង LiₓPOᵧFᶻ⁻។

អេឡិចត្រូលីតធម្មតា ជាធម្មតាមានផ្ទុកសារធាតុអាល់គីលកាបូណាត និងអំបិលលីចូម។ សម្ភារៈ cathode ឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មដែលអាចកើតមានជាច្រើននៅក្នុងអេឡិចត្រូលីត។ ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងដំណោះស្រាយ LiPF₆ ប្រតិកម្មអាស៊ីត-មូលដ្ឋានរវាង LiFePO₄ និងបរិមាណដាននៃ HF គឺជៀសមិនរួច។ វត្តមានរបស់ HF នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតមានផលប៉ះពាល់អវិជ្ជមានពីរ: ទីមួយប្រតិកម្មជំនួសរវាងអ៊ីយ៉ុងដែកនិងប្រូតុង; ហើយទីពីរ ប្រតិកម្មនៃ Li-ion និង F ion នៅលើផ្ទៃភាគល្អិត ដើម្បីបង្កើត LiF ដែលរារាំងការសាយភាយ Li⁺ ។

អ៊ីយ៉ុងដែករលាយក្នុងអេឡិចត្រូលីត។ ការធ្វើតេស្តលើការរំលាយអ៊ីយ៉ុងដែកនៃ LiFePO₄ នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតផ្សេងគ្នាបានបង្ហាញដូចខាងក្រោម:

1) នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតដែលមិនមានជាតិអាស៊ីតសូម្បីតែនៅសីតុណ្ហភាពកើនឡើងការរលាយនៃអ៊ីយ៉ុងដែកនិងការបាត់បង់ដ៏ធំនៃសារធាតុសកម្មគឺមានភាពធ្វេសប្រហែស។

2) អាស៊ីតសូលុយស្យុងខ្ពស់នាំឱ្យការរំលាយអ៊ីយ៉ុងដែកកាន់តែងាយស្រួល។

3) សីតុណ្ហភាពខ្ពស់នាំឱ្យការរំលាយអ៊ីយ៉ុងដែកកាន់តែងាយស្រួល។

4) មាតិកាកាបូនខ្ពស់នៅក្នុងសម្ភារៈនាំឱ្យមានស្ថេរភាពសម្ភារៈកាន់តែច្រើន។

ផ្ទៃទំនាក់ទំនងរវាងវត្ថុធាតុសកម្ម និងឧបករណ៍ចងគឺងាយនឹង corrosion បំផុត។ ការច្រេះនេះអាចត្រូវបានជៀសវាងដោយការប្រើ mesophase អាល់កាឡាំង ឬការប្រើប្រាស់សារធាតុបន្ថែមសំណល់អាស៊ីត។ នៅក្នុងអាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុងដែលប្រើ LiFePO₄ ជាសម្ភារៈ cathode អេឡិចត្រូលីតដែលមិនមែនជា-អាស៊ីត ឬការបន្ថែមកាបូន ឬថ្នាំកូតនៃ LiFePO₄ អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីការពារការបាត់បង់ម៉ាស។

លក្ខណៈ kinetic នៃ LiFePO₄ សម្ភារៈ cathode មិនទាន់យល់ច្បាស់នៅឡើយទេ។ ជាទូទៅគេជឿថាទំហំភាគល្អិត និងការចែកចាយ ចរន្តអគ្គិសនី ការសាយភាយអ៊ីយ៉ុង kinetics កំឡុងពេលផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល (ការបញ្ចូលថ្ម-ដំណើរការបញ្ចេញ) និងការស្រោបកាបូន/សារធាតុពុល សុទ្ធតែជះឥទ្ធិពលដល់ដំណើរការរបស់ថ្មក្នុងអត្រាការបញ្ចូលថ្មខុសៗគ្នា-អត្រាបញ្ចេញ។ សារធាតុបំប្លែងកាបូនឯកសណ្ឋានមានន័យថា អ៊ីយ៉ុងលីចូម និងអេឡិចត្រុងអាចត្រូវបានបញ្ចូល និងស្រង់ចេញនៅទីតាំងដូចគ្នានៅក្នុងវត្ថុធាតុសកម្ម ដោយកាត់បន្ថយការប៉ូលាអេឡិចត្រូត។

(1) ឥទ្ធិពលនៃចរន្តអគ្គិសនីលើសមត្ថភាព ចរន្តអគ្គិសនីទាបនៃ LiFePO₄ ដោយផ្ទាល់នាំទៅរកការថយចុះនៃសមត្ថភាពបញ្ចេញថាមពលថ្មដែលមានអត្រាខ្ពស់-។ ចរន្តនៃ LiFePO₄ សុទ្ធគឺប្រហែល 10⁻⁹ S/cm ហើយសមត្ថភាពបញ្ចេញបានធ្លាក់ចុះយ៉ាងខ្លាំងពី 148 mA·h/g នៅអត្រាបញ្ចេញ 0.2C ទៅ 85 mA·h/g នៅអត្រាបញ្ចេញ 5C ។ សមត្ថភាពបញ្ចេញអត្រាខ្ពស់នៃសម្ភារៈ cathode មិនតែងតែកើនឡើងជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃចរន្ត។ នៅចរន្តទាប ការកើនឡើងនៃចរន្តធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវ kinetics electrochemical នៃសម្ភារៈ។ នៅពេលដែលចរន្តនៃសម្ភារៈលើសពីតម្លៃសំខាន់ជាក់លាក់មួយ ចរន្តអគ្គិសនីលែងជាកត្តាកំណត់សម្រាប់សមត្ថភាពអត្រានៃសម្ភារៈទៀតហើយ។ LiFe₀.₉Ni₀.₁PO₄ (1.0 × 10⁻⁷ S/cm) ជាមួយនឹងចរន្តទាបរបស់វា បង្ហាញសមត្ថភាពបញ្ចេញអត្រា-ខ្ពស់ប្រសើរជាង LiFePO₄ (4.0 × 10⁻⁶ S/cm) ដែលមានសមត្ថភាពបញ្ចេញទឹក· 5·g/90 និង mh រៀងគ្នានៅអត្រាបញ្ចេញ 10C ។ នេះបង្ហាញថាការសាយភាយរបស់លីចូម-អ៊ីយ៉ុងអាចជំនួសចរន្តអគ្គិសនីដែលជាកត្តាសម្រេចចិត្តនៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូគីមីនៃថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុង។

(2) លីចូម-ការសាយភាយអ៊ីយ៉ុង លីចូម-ការសាយភាយអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានកំណត់ដោយកត្តាខាងក្នុង និងខាងក្រៅ។ កត្តាខាងក្រៅរួមមានទំហំភាគល្អិត ការចែកចាយ និងរូបវិទ្យា។ កត្តាខាងក្នុងភាគច្រើនសំដៅទៅលើលីចូម-មេគុណនៃការសាយភាយអ៊ីយ៉ុង។ មេគុណនៃការសាយភាយអ៊ីយ៉ុងលីចូម-គឺជាតម្លៃថេរ។ លទ្ធភាពនៃការសាយភាយនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមថយចុះជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃទំហំភាគល្អិត ដោយសារតែផ្លូវសាយភាយនៃលីចូមអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងភាគល្អិតកើនឡើង។ សមត្ថភាពសាយភាយនៃលីចូមអ៊ីយ៉ុងគឺសមាមាត្រច្រាសទៅនឹងការ៉េនៃទំហំភាគល្អិត និងសមាមាត្រដោយផ្ទាល់ទៅនឹងមេគុណនៃការសាយភាយអ៊ីយ៉ុងលីចូម-។ ទំហំភាគល្អិតមានឥទ្ធិពលខ្លាំងលើការសាយភាយអ៊ីយ៉ុងលីចូម{11}}ជាងមេគុណនៃការសាយភាយ។ ការគណនាជាលេខនៃលីចូម{13}}មេគុណសាយភាយអ៊ីយ៉ុងត្រូវតែរួមបញ្ចូលជាមួយវិធីសាស្ត្រវាស់វែងជាក់លាក់ និងគំរូទ្រឹស្តី។ វិធីសាស្រ្តវាស់វែងសំខាន់គឺ galvanostatic titration (GITT) និង electrochemical impedance spectroscopy (EIS ឬ AC Impedance) ។

(3) អេឡិចត្រូតខ្នាតពីរ-៖ អេឡិចត្រូតហ្វីលស្តើង-បង្កើនសកម្មភាពអេឡិចត្រូតដោយបង្កើនផ្ទៃ។ នៅក្នុង-អេឡិចត្រូតហ្វីលស្តើង អេឡិចត្រុងចូលអ្នកប្រមូលបច្ចុប្បន្ន ខណៈអ៊ីយ៉ុងលីចូមចូលអេឡិចត្រូលីតពីទិសដៅផ្ទុយ។ ជាមួយនឹងការបង្កើតស្រទាប់ FePO₄ ភាពធន់នឹងចលនាអេឡិចត្រុងថយចុះ ខណៈពេលដែលភាពធន់នឹងចលនារបស់លីចូម-អ៊ីយ៉ុងកើនឡើង។ FePO₄ nucleates ដំបូងនៅពិការភាពគ្រីស្តាល់ ហើយបន្ទាប់មកលូតលាស់គ្រប់ទិសទី ដោយរារាំងការសាយភាយរបស់លីចូម-រហូតដល់អ៊ីយ៉ុងលីចូមមិនអាចគេចផុតពីទិសដៅ [100] ។