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Enregistrement W2273601043 · doi:10.1149/ma2015-01/2/473

Memory-Effect in Li-Ion Battery Electrodes Unraveled

2015· article· en· W2273601043 sur OpenAlexaff
M. Farkhondeh, Mark Pritzker, Michael Fowler, Mohammadhosein Safari, Charles Delacourt

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Battery Technologies Research
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésElectrodeBattery (electricity)Materials scienceMesoscopic physicsIonPhase (matter)CrystalliteParticle (ecology)Charge (physics)ChemistryPhysicsCondensed matter physicsThermodynamicsPhysical chemistryQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The memory effect in Li-ion batteries first observed by Sasaki and co-workers1 in a LiFePO4electrode is defined as an abnormal potential overshoot in the charge–discharge cycle immediately following a partial charge–discharge cycle. This phenomenon is observed when the electrode undergoes 3 sequential cycles: i) memory-writing cycle where the electrode is first charged to a certain state-of-charge (SOC), then allowed to rest before being discharged to a given SOC, ii) memory-release cycle consisting of a full charge–discharge cycle which follows a rest step after memory writing and iii) a regular cycle which is simply a repetition of the memory-release cycle as a control test. A potential bump appears during the memory-release cycle which coincides with and tracks the depth of the memory-writing cycle (Fig. 1). A mathematical model has been developed2 to describe the dynamics of a phase-separating electrode (e.g., LiFePO4) and relies on two main features: i) non-equilibrium single-phase lithiation/delithiation of elementary units making up the active material and ii) non-uniformity of at least one physical property among the elementary units or across the electrode. An elementary unit may be interpreted as a single Li channel lying along the b-axis, a crystallite within a polycrystalline particle or even a nanoparticle in a nanoparticulate porous electrode. This mesoscopic unit is the smallest entity that can exchange species with its counterparts across the electrode. Model simulations reveal that the necessary condition for the memory effect to occur is the existence of a non-zero residual capacity at the onset of the memory-release charge which may originate either from a non-zero initial SOC or from an imbalanced writing cycle (unequal initial and final SOC). More importantly, it is shown that the collective electrochemical lithiation/delithiation of units in an electrode leaves it in a condition which is at the heart of the memory effect and other unusual observations in phase-separating electrodes (e.g., LiFePO4). Such unusual behavior is of critical importance in designing battery management algorithms which inevitably rely on cell voltage in addition to coulomb counting for SOC estimation. In this presentation, we shed light on the lithiation/delithation dynamics of LiFePO4 electrodes through a simple mathematical mesoscopic model. This model can simultaneously explain several other unique observed features associated with LiFePO4electrochemical performance: - quasi-static potential hysteresis - high rate-capability - cycle-path dependence - polarization overshoot in GITT compared with continuous cycling at the same current - bell-shaped current response in PITT and - existence of several apparent equilibria - memory effect To the best of our knowledge, this is the first successful description of the electrode response to multiple operating modes including continuous/intermittent partial/full galvanostatic and potentiostatic cycles that predicts the above features (Fig. 1). Figure 1: (a) Memory effect simulated for a 30% deep memory-writing cycle followed by a 10 min rest and memory-release cycles carried out at a rate of C/2. (b) Simulated open-circuit potential of the electrode undergoing different charge-discharge paths. References: 1. T. Sasaki, Y. Ukyo, and P. Novak. Nature Mater., 12:569–575, 2013. 2. M. Farkhondeh, M. Pritzker, M. Fowler, M. Safari, and C. Delacourt. Phys. Chem. Chem. Phys., 16:22555–22565, 2014. Figure 1

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,020
Tête enseignante GPT0,267
Écart entre enseignants0,247 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2015
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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