የባትሪ ምላሽ ዘዴ ምንድነው?

የባትሪ ምላሽ ዘዴ ምንድነው?

በአሁኑ ጊዜ በኢንዱስትሪው ውስጥ ስለ LiFePO₄ ኤሌክትሮኬሚካላዊ ምላሽ ዘዴ ትክክለኛ እና ወጥ የሆነ ግንዛቤ የለም። የስብስብ አኒዮን (PO₄)³⁻ ብረትን{1}የተመሰረቱ ውህዶችን ለሊቲየም ተስማሚ እጩ ቁሳቁስ{2}}አዮን ባትሪ ካቶድ ያደርገዋል። ነገር ግን፣ የLiFePO₄ ክሪስታል አወቃቀሩ የእንቅስቃሴውን እና የሊቲየም{4} ion ስርጭት አፈፃፀሙን ይገድባል፣ በዚህም ምክንያት የቁሱ ኤሌክትሮኬሚካላዊ አፈጻጸም ይቀንሳል። ከተነባበሩ ቁሶች በተለየ የኃይል መሙያው{6}የሊምፖ₄ የመፍሰሻ ኩርባ በተለምዶ በጣም ጠፍጣፋ አምባ አለው፣ እሱም የሁለት{7}ደረጃ ምላሾች ዓይነተኛ ባህሪ ነው፣ይህ ማለት በLiMPO₄ እና MPO₄ መካከል ያለ የደረጃ ሽግግር ሂደት በሊቲየም{8}}ion intercalation/deintercalation ውስጥ ይከሰታል።

LiFePO4 በባትሪ ውስጥ በሚሞላበት እና በሚሞላበት ጊዜ ሁለት{1}አጸፋዊ ምላሽ ዘዴን ያልፋል፣ ማለትም

Reaction mechanism model

ኃይል በሚሞላበት ጊዜ Li⁺ ከFeO₆ ንብርብር ይፈልሳል፣ በኤሌክትሮላይቱ ውስጥ ያልፋል እና ወደ አሉታዊ ኤሌክትሮድ ውስጥ ይገባል። Fe²⁺ ኦክሳይድ ወደ Fe³⁺ ሲሆን ኤሌክትሮኖች ከውጪው ወረዳ ወደ አሉታዊ ኤሌክትሮድ በተገናኘው ኮንዳክቲቭ ኤጀንት እና በአሁን ሰብሳቢ በኩል ይጓዛሉ። የማፍሰሻው ሂደት በተቃራኒው ነው.

እነዚህን ሁለት{0}የደረጃ ባህሪ ለመግለፅ ፓዲሂ እና ጉዲኖው እና ሌሎችም። በስእል 4-3a እንደሚታየው የሊቲየም{3} ion intercalation/deintercalation ሂደት በLiFePO₄/FePO₄ ሁለት-ፊደል በይነገጽ ላይ እንደሚከሰት የሚያመለክተውን የ"core{2}}ሼል ሞዴል" ሀሳብ አቅርቧል።

ባትሪ በሚሞላበት ጊዜ የLiFePO₄/FePO₄ በይነገጽ ያለማቋረጥ ከመሬት ወደ መሃል ይንቀሳቀሳል፣ ወደ ዋናው ይገፋል። ሊ⁺ ያለማቋረጥ ወደ ውጭ ይሰደዳል፣ እና ውጫዊው LiFePO₄ ያለማቋረጥ ወደ FePO₄ ይቀየራል። የሊቲየም አየኖች እና ኤሌክትሮኖች ውጤታማ የሆነ የአሁን ጊዜን ለመጠበቅ በአዲስ በተፈጠሩት ሁለት{2}ደረጃዎች በይነገጽ ውስጥ ያለማቋረጥ ያልፋሉ፣ነገር ግን የሊቲየም{3}አዮን ስርጭት መጠን በተወሰኑ ሁኔታዎች ቋሚ ነው። በሁለቱ ደረጃዎች መካከል ያለው መስተጋብር እየቀነሰ ሲሄድ፣ የሊቲየም ionዎች ስርጭት ውሎ አድሮ ውጤታማ ጅረት ለመጠበቅ በቂ አይሆንም። በቅንጦት ኮር ውስጥ ያለው LiFePO₄ ሙሉ በሙሉ ጥቅም ላይ አይውልም ይህም የአቅም ማጣት ያስከትላል። ባትሪ መሙላት ከተጠናቀቀ በኋላ ጥቅም ላይ ያልዋለ LiFePO₄ በቅንጣቱ መሃል ላይ እንዳለ ይቀራል።

የሊቲየም ionዎች በአንድ ጊዜ በበርካታ ድረ-ገጾች ላይ ሊጣመሩ እና ሊለዩ እንደሚችሉ ግምት ውስጥ በማስገባት Andersson et al. በስእል 4-3ለ እንደሚታየው የመነሻ አቅም ማጣትን ለማስረዳት የሞዛይክ ሞዴልን አቅርቧል። የሞዛይክ ሞዴል ምንም እንኳን የሊቲየም ion መጠላለፍ እና የመለየት ሂደት በLiFePO₄/FePO₄ ሁለት- ደረጃ በይነገጽ ላይ ቢሆንም ሂደቱ በቅንጦቱ ውስጥ በማንኛውም ቦታ ሊከሰት እንደሚችል ያሳያል። በሚሞሉበት ጊዜ የFePO₄ ክልል በቅንሱ ላይ በተለያየ ቦታ ይሰፋል፣ እና የእነዚህ ክልሎች ጫፎቹ ይገናኛሉ፣ ብዙ ምላሽ የማይሰጡ የሞቱ ዞኖችን በመፍጠር የአቅም ማጣት ያስከትላል። በሚለቀቅበት ጊዜ ተቃራኒው ምላሽ ይከሰታል፣ ከሊቲየም ions ጋር ወደ FePO₄ ደረጃ ይጣመራሉ። የሊቲየም ionዎች ያልተጣመሩበት ዋናው ክፍል የአቅም ማጣትን ያስከትላል.

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

ሁለት የንድፈ ሃሳባዊ ሞዴሎች በአንድ ጊዜ ተዘጋጅተዋል፣ ነገር ግን ዋናው{0}የሼል ሞዴል በተመራማሪዎች የበለጠ ተቀባይነት አለው፣ ምንም እንኳን የሼል እና የኮር ልዩ ቁሶች አከራካሪ ሆነው ቢቆዩም። በእነዚህ ሁለት ሞዴሎች ላይ በመመርኮዝ የሊቲየም አየኖች ስርጭት እና ቻርጅ ለጠቅላላው ኤሌክትሮድ ማቴሪያል ተግባራዊነት ወሳኝ ምክንያቶች ናቸው ብሎ መደምደም ይቻላል. የሊቲየም ብረት ፎስፌት ካቶድ ቁሳቁሶችን በሚዘጋጅበት ጊዜ የካርቦን ሽፋን (ናኖካርቦን ፊልም) እና ion ዶፒንግ በመጠቀም አነስተኛ እና ወጥ የሆነ ቅንጣት ያላቸውን ቅንጣቶች ለማግኘት ጥረት ይደረጋል (nanoscale ወይም microporous)።

ስለ LiMPO ቁሳቁሶች ጠለቅ ያለ ግንዛቤ, እነዚህ ሁለት ሞዴሎች በ LiMPO ቁሳቁሶች ውስጥ የሊቲየም ion ማጓጓዣን በጣም አኒሶትሮፒክ ባህሪያትን ችላ እንዳሉ ተገኝቷል. ላፎንት የ"core{2}}ሼል ሞዴል" ድክመቶችን ለማስተካከል የ"New Core{{1}shell Model" ሀሳብ አቅርቧል። በዚህ ላይ በመመሥረት ዴልማስ የLiFePO ቅንጣቶችን በተለያዩ የተሟሟት ግዛቶች አጥንቶ "Domino{4} Cascade Model" አቅርቧል፣ ይህም የናኖስኬል ቅንጣቶችን ፈጣን ክፍያ እና አወጣጥ አፈጻጸም በብቃት ያብራራል፣ በስእል 4-4 ላይ እንደሚታየው።

ከላይ በተጠቀሱት ሞዴሎች መካከል ጉልህ ልዩነቶች ቢኖሩም፣ ዋናው ጉዳዩ በሁለቱ{0}ደረጃ በይነገጽ ትንበያ እና ባህሪ ላይ ነው። የሊቲየም የማስገባት/የማውጣት እንቅስቃሴ እና የሂደቱ ሽግግር በእቃው ቅንጣት መጠን፣ ሞርፎሎጂ እና ፊዚኮኬሚካላዊ ባህሪያት ላይ በጣም ጥገኛ ስለሆነ፣ ከላይ ያሉት ውይይቶች (በሞዴሎች መካከል ያሉ ግጭቶችን ጨምሮ) በቂ ባልሆኑ የሙከራ ሁኔታዎች ምክንያት ሊሆኑ ይችላሉ።

በአጉሊ መነጽር እና ስፔክትሮስኮፒ እድገት ፣ ጠንካራ የመፍትሄ ምላሾች እና መካከለኛ ደረጃዎች ታይተዋል እና በ LiMPO4 ቁሳቁሶች ደረጃ ሽግግር ወቅት ተገኝተዋል ፣ ይህም በ LiMPO4 ቁሳቁሶች ውስጥ ሌላ የደረጃ ሽግግር ዘዴ ሊኖር እንደሚችል ያሳያል። በተለመደው ጠንካራ የመፍትሄ ምላሾች ፣ የሕዋስ መለኪያዎች እና የሕዋስ መጠን በደረጃ ሽግግር ወቅት የማያቋርጥ ለውጦችን ያሳያሉ። በአንዳንድ እጅግ በጣም ከባድ የፍተሻ ሁኔታዎች እና የገጸ ባህሪ ዘዴዎች፣ እንደ አልትራ{4}}ትናንሽ ቅንጣቶች (nanoscale) እና ከፍተኛ{5}ተመን ክፍያ{6}}ፈሳሽ (ከ10C በላይ) ጠንካራ የመፍትሄ ምላሽ እና የመካከለኛ ደረጃዎች መኖር በLiMPO4 ታይቷል።

የደረጃ ሽግግሮች በክፍያ ጊዜ{0}የማስወጣት ሂደቶች በክፍል ሙቀት። የሊቲየም{2}አዮን ባትሪዎች በሚሞሉበት ጊዜ ጥሩ ተገላቢጦሽ ያሳያሉ{3}በፍሳሽ ዑደቶች፣ ይህም ከሊቲየም{4} ion ዲኢንተርካሌሽን/መጠላለፍ በኋላ በደረጃ ግዛቶች መካከል ካለው መዋቅራዊ ተመሳሳይነት ጋር የተያያዘ ነው። በኃይል መሙላት ሂደት{6}}የባትሪው አቅም መበስበስ ከምዕራፍ ሽግግር ኪነቲክስ ጋር በቅርበት ይዛመዳል። በLiFePO4 መዋቅር መሰረት፣ [100]pmnb አቅጣጫ ለሊቲየም{10}}አዮን ፍልሰት በጣም ምቹ ነው፣ እና በሁለቱ ደረጃዎች መካከል ያለው በይነገጹ በ c{11}ዘንግ{11}በፍሳሽ ሂደት{12}} ይንቀሳቀሳል።

(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፣ የ Li₁₋δFePO₄ የልዩነት ጫፍ መጥፋት ይጀምራል፣ እና በFePO₄ የሚፈጠረው የዲፍራክሽን ጫፍ ጥንካሬ ቀስ በቀስ ይጨምራል። በአንጻሩ የሊቲየም ionዎች ወደ ውስጥ ሲገቡ በFePO₄ የሚፈጠረው የዲፍራክሽን ጫፍ ጥንካሬ ቀስ በቀስ እየቀነሰ ይሄዳል፣ እና በ Li₁₋δFePO₄ የሚፈጠረው የዲፍራክሽን ጫፍ ጥንካሬ ቀስ በቀስ ይጨምራል።

(2) ሊₓFePO₄/ሊ₁₋yFePO₄LiₓFePO₄ በክፍል ሙቀት የFe³⁺/Fe²⁺ ድብልቅ{0} ቫሌንስ ሜሶፋስ ሊₐFePO₄/Li₁ FePO₄ ነው። እና እንደየቅደም ተከተላቸው በመሙላት እና በመሙላት የአገልግሎት አቅራቢውን ጥግግት እና የመዝለል እድልን ይወክላሉ። የዱቄት ኒውትሮን ልዩነት እንደቅደም ተከተላቸው 0.05 እና 0.11 ምርጥ እሴቶች መሆናቸውን አሳይቷል። እንደ ion ዶፒንግ፣ የሙቀት መጠን፣ የመሸጋገሪያ ብረት፣ የቅንጣት መጠን እና ሚዛናዊ ያልሆኑ ሁኔታዎች{6}ከሚችሉት በላይ ሁሉም የእሴቶቹን እና የ . በክፍል ሙቀት ውስጥ በሚሞሉበት እና በሚሞሉበት ጊዜ የኤሌክትሮዶች ምላሽ የእንቅስቃሴ አፈፃፀምን ከፍ ማድረግ እና ማሻሻል።

በ 450 ዲግሪ ፣ የ LiₓFePO₄ ጠንካራ መፍትሄ አለ ፣ በክፍል ሙቀት ውስጥ ፣ ሁለት የሚለወጡ ደረጃዎች አሉ-Li₀.₅FePO₄ እና Li₀.₅FePO₄። ከ 500 ዲግሪ በላይ፣ ሊₓFePO₄ ወደ ኦሊቪን ውህዶች መበስበስ ይጀምራል። የእነዚህ ፎስፌትስ ወይም ፎስፌዶች ቅንብር እና ይዘት በ x ዋጋ ላይ የተመሰረተ ነው. በ 400 እና 500 ዲግሪ መካከል፣ የ LiₓFePO₄ ጠንካራ መፍትሄ ብቻ አለ።

በማቀዝቀዝ ወቅት የሚደረጉ ለውጦች ከማሞቂያው ጊዜ የበለጠ ውስብስብ ናቸው. በሚቀዘቅዝበት ጊዜ ድብልቅው በ x ዋጋ እና በሙቀት ሂደት ላይ የተመሰረተ ነው. ሲቀዘቅዝ፣ LiₓFePO₄ በመጀመሪያ ወደ ሁለት{2}የኦሊቪን ደረጃዎች ድብልቅነት ይበሰብሳል፣ መጠናቸውም በሙቀት የመጀመሪያ እሴት እና x ላይ የተመሰረተ ነው። የሙቀት መጠኑ ከ 140 ± 20 ዲግሪ በታች ሲሆን ሁለቱ - ሥርዓተ-ደረጃዎች ይበልጥ የተወሳሰበ ሥርዓት ይሆናሉ፣ በዚህ ውስጥ LiFePO₄ እና FePO₄ ከሌሎች ሁለት ኦሊቪን{7}አይነት ውህዶች፣ Liₓ₁FePO₄ እና Liₓ₂FePO₄ ጋር አብረው ይኖራሉ። ይህንን ድብልቅ በክፍል ሙቀት ማርጀት አራቱ{9}}ደረጃዎች ቀስ በቀስ ወደ ሁለት{10}የLiFePO₄ እና FePO₄ ስርዓት ይቀየራሉ።

Battery reaction mechanism

FePO₄ በበርካታ አወቃቀሮች ውስጥ አለ፡ ① LiFePO₄ ሙሉ በሙሉ ከጠፋ በኋላ orthorhombic FePO₄ ይመሰረታል; ② ትሪክሊኒክ FePO₄ ኳርትዝ{0}የሚመስል መዋቅር አለው፣ ሁሉም cations tetrahedral የተቀናጁ; ③ ሞኖክሊኒክ እና ኦርቶሆምቢክ FePO₄ ከየራሳቸው ሃይድሬቶች ሊዘጋጁ ይችላሉ። እነዚህ ሁሉ የFePO₄ ክሪስታላይን ቅርጾች፣ እንዲሁም አሞርፎስ FePO₄፣ ሲሞቁ ወደ triclinic FePO₄ ሊለወጡ ይችላሉ።

ከ LiFePO₄ ወደ FePO₄ የሚደረገው ለውጥ ቀርፋፋ እና ያልተሟላ ነው፣ ነገር ግን የሙቀት መጠኑ ከ500 ዲግሪ ሲበልጥ ይጠናቀቃል። በባትሪ አሠራር ሁኔታ, የካቶድ ቁሳቁስ በኪነቲክ የተረጋጋ ነው. የLiFePO₄ ውህደት በሚፈጠርበት ጊዜ የFePO₄ አለመኖርን ማረጋገጥ አስፈላጊ ነው። ካለ፣ triclinic FePO₄ በማሞቅ ጊዜ ይፈጠራል፣ ይህም በከፍተኛ ሙቀት ላይ -በኤሌክትሮኬሚካላዊ ንቁ ያልሆነ የብርጭቆ ክፍል በእቃው ወለል ላይ ይከሰታል።

ion ዶፒንግ የቁሳቁሶችን እንቅስቃሴ ማሻሻል ይችላል። ፐ{1}አይነት ሴሚኮንዳክተር ኮንዳክተር ቁሶች 10⁻² ሴ/ሴሜ የሚደርስ ኮንዳክሽን ያለው በአዮን ዶፒንግ ነው። ዶፒንግ በጣም የተወሳሰበ ሂደት ነው-በአንድ በኩል ፣ የ LiFePO₄ ኤሌክትሮኒካዊ መዋቅር የ LiFePO₄ ኤሌክትሮኒክ መዋቅር ስሌት እና አጠቃላይ የግራዲየንት approximation (ጂጂኤ) ቁሱ የብረታ ብረት ወይም ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ ባህሪዎችን ማሳየት አለበት ፣ ከኮንዳክሽን ባንድ እና ከ 3 ወርድ ዝቅተኛ ስፋት ጋር። conductivity በእርግጥ ተገኝቷል. በሌላ በኩል የኤሌክትሮን ምህዋሮች እና የኩሎምብ መስተጋብር ከአይዮን ዶፒንግ በኋላ ያለውን ግንኙነት ግምት ውስጥ በማስገባት የተሻሻለ የቫሌንስ ባንድ መዋቅር በንድፈ ሃሳቡ የሚቻል ነው።

DFT የMg{0}} ወይም Cr{1}}doped LiFePO₄ የሚያሳዩት ከፍተኛው የኤሌክትሮኒካዊ ግዛቶች ጥግግት በፌርሚ ደረጃ አጠገብ እንደሚገኝ ያሳያል፣ ይህም የዶፒድ ቁስን ሜታሊካል ንክኪነት ያብራራል። በ ion doping ምክንያት የሚፈጠረው የንፅፅር ለውጥ ከሚከተሉት ምክንያቶች ጋር የተያያዘ ሊሆን ይችላል.

1) የቻርጅ ተሸካሚ ክልሎች ጠርዞች በብረት የተሠሩ ናቸው.

2) ion ዶፒንግ የቫሌሽን ባንድ እና የመተላለፊያ ባንድ ስፋትን ያጠባል።

3) ከተወሰነ ወሳኝ ትኩረት በላይ, የዶፓንት ions የኤሌክትሮን ሞገድ ተግባር ወደ ኮንዳክሽን ባንድ ይመራል.

4) የዶፓንት ions አይነት፣ ትኩረት እና ስርጭት።

5) በብዙ M{{1}O metal oxides፣ የM{2}M ቦንድ ርቀቱ ከ3 × 10⁻¹⁰ ሜትር ባነሰ ጊዜ የብረት ማስተላለፊያ ባንድ ይታያል።

6) በማዋሃድ ጊዜ የኦርጋኒክ ካርቦን መጨመር የእቃውን የካርበን ሽፋን ያስከትላል, ውጤታማ የሆነ የመተላለፊያ መንገድ ይፈጥራል.

7) የ Fe₂P ገጽታ. በማዋሃድ ጊዜ, ከመጠን በላይ የካርቦን መጨመር ፎስፌትስን ይቀንሳል.

Ion doping and conductivity

8) የFe³⁺/Fe²⁺ ድግምግሞሽ ጥንድ የLiFePO₄ ቅነሳ ላይ እንደ ማበረታቻ ሆኖ ያገለግላል።

LiFePO₄ በብዛት ጥቅም ላይ ከሚውሉት ኤሌክትሮላይቶች ጋር ምላሽ ሰጪነትን ያሳያል። የቁሱ ኤሌክትሮኬሚካላዊ ባህሪ በኤሌክትሮላይት ውስጥ ካለው ወለል ኬሚስትሪ ጋር በጣም የተቆራኘ ነው። በአጠቃላይ በእቃው ወለል ላይ የፓሲቬሽን ፊልም ይሠራል. ይህ ፊልም የሊቲየም{3}አዮን ስርጭትን ያመቻቻል፣ የነቃ ቁስ መጥፋትን ይከላከላል፣ እና በሊቲየም ውስጥ በሚያስገባበት/በማውጣት ወቅት የድምጽ መጠን እና የገጽታ ለውጦችን መቋቋም አለበት። ካርቦን{6}የተሸፈኑ LiFePO₄ የወለል ፊልሞች እንደ LiF፣ LiPF₆፣ LiₓFᵧ⁻ እና LiₓPOᵧFᶻ⁻ ያሉ ውህዶችን ይይዛሉ።

የተለመዱ ኤሌክትሮላይቶች በተለምዶ አልኪል ካርቦኔት እና ሊቲየም ጨዎችን ይይዛሉ። የካቶድ ቁሳቁስ በኤሌክትሮላይት ውስጥ ብዙ ሊሆኑ የሚችሉ ምላሾችን ይወስዳል። ለምሳሌ፣ በLiPF₆ መፍትሄዎች፣ በLiFePO₄ እና በ HF መካከል ያለው የአሲድ{2}መሰረት ምላሽ የማይቀር ነው። በኤሌክትሮላይት ውስጥ ኤችኤፍ መኖሩ ሁለት ጎጂ ውጤቶች አሉት በመጀመሪያ ደረጃ, በብረት ions እና ፕሮቶን መካከል ያለው የመተካት ምላሽ; እና በሁለተኛ ደረጃ፣ የ Li ions እና F ions ቅንጣት ላይ ያለው ምላሽ LiF እንዲፈጠር ያደርጋል፣ ይህም የ Li⁺ ስርጭትን ይከላከላል።

የብረት ions በኤሌክትሮላይቶች ውስጥ ይቀልጣሉ. በተለያዩ ኤሌክትሮላይቶች ውስጥ የ LiFePO₄ የብረት ion መሟሟት ላይ የተደረጉ ሙከራዎች የሚከተለውን አሳይተዋል፡

1) ከአሲድ ብክለት ነፃ በሆኑ ኤሌክትሮላይቶች ውስጥ ፣ ከፍ ባለ የሙቀት መጠን እንኳን ፣ የብረት ionዎች መሟሟት እና የንቁ ቁሶች የጅምላ መጥፋት እዚህ ግባ የሚባል አይደለም።

2) ከፍተኛ የመፍትሄው አሲድነት ወደ ቀላል የብረት ion መሟሟት ይመራል.

3) ከፍተኛ ሙቀት ወደ ቀላል የብረት ion መሟሟት ይመራል.

4) በእቃው ውስጥ ያለው ከፍተኛ የካርቦን ይዘት የበለጠ የቁሳቁስ መረጋጋት ያስከትላል።

በንቁ ቁሳቁስ እና በማያዣው መካከል ያለው የግንኙነት ቦታ ለዝገት በጣም የተጋለጠ ነው። ይህንን ዝገት የአልካላይን ሜሶፋዝ በመጠቀም ወይም አሲዳማ ቅሌት ተጨማሪዎችን በመተግበር ማስቀረት ይቻላል። በሊቲየም{2} ion ባትሪዎች LiFePO₄ እንደ ካቶድ ቁሳቁስ፣ አሲዳማ ያልሆኑ ኤሌክትሮላይቶች ወይም የካርቦን መጨመር ወይም የ LiFePO₄ ሽፋን የጅምላ መጥፋትን ለመከላከል ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል።

የLiFePO₄ ካቶድ ቁሳቁሶች የእንቅስቃሴ ባህሪያት ገና ሙሉ በሙሉ አልተረዱም። በአጠቃላይ የቅንጣት መጠን እና ስርጭት፣ conductivity፣ ion diffusion፣ kinetics በደረጃ ሽግግር ወቅት (የኃይል መሙላት ሂደት) እና የካርቦን ሽፋን/doping ሁሉም የባትሪውን አፈጻጸም በተለያየ ክፍያ{2}}የፍሳሽ መጠን ላይ ተጽዕኖ እንደሚያሳድሩ ይታመናል። ዩኒፎርም ካርበን ዶፒንግ ማለት ሊቲየም አየኖች እና ኤሌክትሮኖች በንቁ ቁስ ውስጥ በአንድ ቦታ ሊገቡ እና ሊወጡ ይችላሉ ይህም ኤሌክትሮድ ፖላራይዜሽን ይቀንሳል።

(1) የአቅም ብቃት ላይ ያለው ተጽእኖ የንፁህ LiFePO₄ ዝቅተኛ ንክኪነት በቀጥታ የባትሪውን ከፍተኛ{1}ተመን የማስወጣት አቅም እንዲቀንስ ያደርጋል። የንፁህ LiFePO₄ ንፅፅር 10⁻⁹ ሰ/ሴሜ ያህል ሲሆን የማፍሰሻ አቅሙ ከ148 ሚአአ ሰ/ግ በከፍተኛ ፍጥነት በ0.2C የማፍሰሻ መጠን ወደ 85 mA·h/g በ5C የመልቀቂያ ፍጥነት ይቀንሳል። የካቶድ ቁሳቁስ ከፍተኛ{9}ተመን የማስለቀቅ አቅም ሁልጊዜ እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን አይጨምርም። በዝቅተኛ ኮንዳክሽን (ኮንዳክሽን) ላይ የንፅፅር መጨመር የቁሳቁሱን ኤሌክትሮኬሚካላዊ ኪነቲክስ ያሻሽላል. የቁሳቁስ ንክኪነት ከተወሰነ ወሳኝ እሴት ሲያልፍ፣ የቁሳቁሱ መጠን አቅምን የሚወስነው ኮንዳክሽንነት አይሆንም። LiFe₀.₉Ni₀.₁PO₄ (1.0 × 10⁻⁷ ስ/ሴሜ)፣ በዝቅተኛ ኮንዳክሽኑ፣ ከLiFePO₄ (4.0 × 10⁻⁶ S/ሴሜ)፣ በአክብሮት 90 ሚ.ሜ በሰአት/ሰአት ከLiFePO₄ (4.0 × 10⁻⁶ S/cm) የላቀ ከፍተኛ{17}የመልቀቅ አቅም ያሳያል። 10C የመልቀቂያ ፍጥነት. ይህ የሚያሳየው የሊቲየም{24}}አዮን ስርጭት የሊቲየም{25}አዮን ባትሪዎች ኤሌክትሮኬሚካላዊ ባህሪያት ወሳኙ ምክንያት conductivityን ተክቶ ሊሆን ይችላል።

(2) ሊቲየም{1}}አዮን Diffusion ሊቲየም{2}}አዮን ስርጭት የሚወሰነው በሁለቱም ውስጣዊ እና ውጫዊ ሁኔታዎች ነው። ውጫዊ ሁኔታዎች የቅንጣት መጠን፣ ስርጭት እና ሞርፎሎጂ ያካትታሉ። ውስጣዊ ሁኔታዎች በዋነኝነት የሚያመለክተው የሊቲየም{5} ion ስርጭት ቅንጅትን ነው። የሊቲየም{7} ion ስርጭት ቅንጅት ቋሚ እሴት ነው; የሊቲየም ions የማሰራጨት ችሎታ ቅንጣት እየጨመረ በሄደ መጠን ይቀንሳል ምክንያቱም በንጥሉ ውስጥ ያለው የሊቲየም ions ስርጭት መንገድ ይጨምራል። የሊቲየም ions የማሰራጨት ችሎታ ከቅንጣው መጠን ካሬ ጋር በተገላቢጦሽ የሚመጣጠን እና በቀጥታ ከሊቲየም{9} ion ስርጭት ኮፊፊሽን ጋር የሚመጣጠን ነው። የንጥል መጠን በሊቲየም{11}አዮን ስርጭት ላይ ከስርጭት ቅንጅት የበለጠ ተፅዕኖ አለው። የሊቲየም አሃዛዊ ስሌት{13} ion ስርጭት ቅንጅት ከተወሰኑ የመለኪያ ዘዴዎች እና ቲዎሬቲካል ሞዴሎች ጋር መቀላቀል አለበት። ዋናዎቹ የመለኪያ ዘዴዎች galvanostatic titration (GITT) እና ኤሌክትሮኬሚካል ኢምፔዳንስ ስፔክትሮስኮፒ (EIS ወይም AC Impedance) ናቸው።

(3) ሁለት{1}}ልኬት ልኬት ኤሌክትሮዶች፡ ቀጭን{2}}የፊልም ኤሌክትሮዶች የወለል ስፋትን በመጨመር የኤሌክትሮድ እንቅስቃሴን ያጎላሉ። በቀጭኑ -የፊልም ኤሌክትሮዶች ውስጥ ኤሌክትሮኖች ወደ የአሁኑ ሰብሳቢው ሲገቡ ሊቲየም ionዎች ደግሞ ከተቃራኒው አቅጣጫ ወደ ኤሌክትሮላይት ይገባሉ። የFePO₄ ንብርብር ሲፈጠር የኤሌክትሮን እንቅስቃሴን የመቋቋም አቅም ይቀንሳል፣ የሊቲየም{6} ion እንቅስቃሴን የመቋቋም አቅም ይጨምራል። FePO₄ በመጀመሪያ ክሪስታል ጉድለቶች ላይ ኒውክላይላይት ያደርጋል ከዚያም በሁሉም አቅጣጫ ይበቅላል፣ ይህም የሊቲየም ion ስርጭት ወደ 100 አቅጣጫ ማምለጥ እስካልቻለ ድረስ የሊቲየም{8} ion ስርጭትን ይከለክላል።