Drei verschiedene Methoden zur Bestimmung des Diffusionskoeffizienten in Batterieelektroden

Die wichtigste elektrochemische Reaktion in einer Interkalationselektrode wie in einer Li-Ionen Batterie ist die Einlagerungsreaktion. Die Diffusionskoeffizienten der eingebrachten Spezies sind die Schlüsselparameter, die die Eigenschaften der Batteriezelle bestimmen. Je größer der Wert des Diffusionskoeffizienten ist, desto schneller bzw. einfacher ist die Einbringung/Auslösung der eingefügten Spezies, und schließlich, desto besser ist die Batterieleistung.
Chronoamperometrie und Chronopotentiometrie sind traditionelle Techniken zur Messung des Diffusionskoeffizienten im Falle einer halb-unendlichen linearen Diffusion. Für den Fall begrenzter Diffusion stehen mehrere Techniken und Analysen zur Verfügung, wie die Levich-Analyse und EIS-Anpassung mit dem Winf-Element. Impedanzanalysen können auch an kommerziellen Li-Ionen-Batterien durchgeführt werden, um Informationen über den Diffusionskoeffizienten der eingebrachten Spezies abzuleiten.
In diesem Paper werden die drei Methoden EIS, GITT und PITT vorgestellt, Ergebnisse und Analysen durchgeführt und die Grenzen der Methoden erläutert.