GITT(Galvanostatic Intermittent Titration Technique):恒电流间歇滴定技术,是一种暂态测量方法。GITT测试是一个脉冲-恒电流-弛豫这样一个循环过程。其中脉冲指一个短暂电流经过过程,弛豫指无电流经过的过程。基本原理是:单位时间t内,施加恒电流I进行充电或放电,之后电流断开,同时记录恒电流过程和弛豫过程的电压变化情况。具体步骤可参考下例:以0.2 C的恒电流对NCM/Li半电池充电10 min,然后搁置1 h使之达到平衡状态,继续循环该过程至上限电压。放电过程可参考充电过程。
扩散系数计算公式如下:
其中,DLi为锂离子扩散系数(单位:cm2 s-1),mB为活性物质的质量(单位:g),Vm为电极材料的摩尔体积(单位:cm3 mol-1),MB是材料的相对分子质量(单位:g mol-1),S为电极与电解液接触的有效表面积(单位:cm2),t为时间,ΔEs为充电(放电)过程电池电压的变化,ΔEt静置至平衡状态时的电压变化,L为电极的厚度。
三种不同正极材料的锂离子扩散系数的平均值(图片来源:郭兴波,分子科学学报)
上图是中的正极材料为LiNi0.5CoxMn0.5-xO2,从图中可以看出,随着Li+的脱出,其扩散系数也在逐渐变化。