Trosolwg o Ddadansoddi Methiant a Mecanwaith Nam Batri Ion Lithiwm

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

Mae cynhyrchu a thwf y ffilm 1SEI mewn system batri lithiwm-ion masnachol, ac mae&39;r rhan sy&39;n colli cynhwysedd batri o&39;r sgîl-effaith rhwng graffit ac electrolyt organig, ac mae&39;r graffit yn cael ei adweithio&39;n hawdd yn electrocemegol ag electrolyt organig ïon lithiwm, yn enwedig hydoddydd yw finyl carbonad (EC) a dimethyl carbonad (DMC). Pan fydd y batri ïon lithiwm yn ystod y codi tâl cyntaf (cam), digwyddodd yr electrolyte negyddol a&39;r electrolyte ïon lithiwm a digwyddodd yr electrolyte ïon lithiwm a ffurfir haen o ffilm rhyngwyneb electrolyt solet (SEI) yn yr wyneb graffit, a all achosi cyfran o&39;r gallu anwrthdroadwy. Mae&39;r ffilm SEI yn sicrhau trosglwyddiad ïonau tra&39;n amddiffyn y sylwedd adweithiol, ac yn atal sefydlogrwydd gweithrediad deunydd gweithredol deunydd gweithredol y batri tra&39;n atal y sylwedd gweithredol.

Fodd bynnag, yn ystod cylch dilynol y batri, gan fod ehangiad a chrebachiad cyson y deunydd electrod yn achosi i safle gweithredol newydd ddod i&39;r amlwg, gall hyn achosi mecanwaith methiant colled parhaus, hynny yw, mae gallu&39;r batri yn cael ei ostwng yn barhaus. Gellir priodoli&39;r mecanwaith methiant hwn i broses lleihau electrocemegol arwyneb yr electrod, a fynegir fel y cynnydd parhaus yn nhrwch y ffilm SEI. Felly, gall yr astudiaeth o gydrannau cemegol ffilm SEI a morffoleg fod yn fwy manwl, achos gallu batri lithiwm-ion a dirywiad pŵer.

Proses ffurfio ffilm SEI Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae ymchwilwyr wedi ceisio astudio natur pilenni SEI trwy arbrofion datgymalu systemau batri bach. Mae proses ddadosod y batri yn cael ei chynnal mewn blwch menig nwy anadweithiol aerosolig ( <5 ppm). After the battery is disassembled, it can pass a nuclear magnetic resonance technology (NMR), a flight time secondary ion mass spectrometry (TEMS), a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), an atomic force microscope (AFM), X-ray absorption spectrum (XAF), and Infrared (FTIR) and Raman Spectroscopy and other test methods study the thickness, morphology, composition, growth process and mechanism of SEI membranes.

Er bod llawer o ddulliau prawf wedi&39;u defnyddio i nodweddu&39;r ffilm SEI, mae model gwirioneddol y ffilm SEI yn tyfu yn y batri yn cael ei ddefnyddio i nodweddu ffyrdd mwy datblygedig ac uniongyrchol. Yr anhawster yw bod y ffilm SEI wedi&39;i gymhlethu ag amrywiaeth o sylweddau megis organig ac anorganig, ac mae&39;r cynhwysyn yn gymhleth, ac mae&39;n fregus iawn ac yn hawdd ymateb i&39;r amgylchedd. Os yw&39;n amhriodol, mae&39;n anodd cael gwir wybodaeth y ffilm SEI.

Mae tewychu&39;r ffilm SEI yn adwaith ochr parasitig electrocemegol nodweddiadol, sydd â pherthynas agos â cineteg adwaith, proses trosglwyddo màs, a geometreg strwythurol y batri. Fodd bynnag, nid yw newid y ffilm SEI yn arwain yn uniongyrchol at fethiant methiant dinistriol, a bydd ei ddadelfennu ond yn achosi cynnydd yn nhymheredd mewnol y batri, a all yn ei dro achosi&39;r nwy dadelfennu, a bydd gwres difrifol yn achosi thermol allan o reolaeth. Yn FMMEA, ystyrir bod ffurfio a thwf y ffilm SEI yn fecanwaith colled, a all achosi&39;r batri i leihau cynhwysedd a chynyddu rhwystriant mewnol.

2 Mae dendritau lithiwm yn cynhyrchu, os caiff y batri ei wefru&39;n gyflym ar ddwysedd cerrynt sy&39;n uwch na&39;i gerrynt graddedig, a bod yr wyneb negyddol yn hawdd ei ffurfio i ffurfio dendride lithiwm metel. Mae&39;r grisial dendritig hwn yn hawdd i dyllu&39;r diaffram, gan achosi cylched byr y tu mewn i&39;r batri. Gall y sefyllfa hon arwain at fethiant dinistrio batri, ac mae&39;n anodd ei ganfod cyn i&39;r batri gael ei gylchredeg yn fyr.

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae&39;r ymchwilwyr wedi astudio cyfradd twf dendrid lithiwm a&39;r berthynas rhwng cyfradd twf dendritau lithiwm a chynhwysedd trylediad ïon lithiwm dendrites lithiwm. Mae arbrofion yn dangos bod twf delegra lithiwm yn anodd ei ganfod neu ei arsylwi mewn system batri cyflawn, ac mae&39;r model presennol yn gyfyngedig i dwf dendrites lithiwm o dan un system. Yn y system arbrofol, gall y batri tryloyw a adeiladwyd gan wydr cwarts arsylwi proses dwf dendrites lithiwm yn y fan a&39;r lle.

Mae ymchwilydd Zhang Yuegono yn Nanotechnoleg Suzhou a Sefydliad Ymchwil Nano Bionic yn fy ngwlad wedi datgelu proses ffurfio technoleg dendrites lithiwm (fel y dangosir gan fideo) yn y dechnoleg microsgop electron sganio (SEM). Fodd bynnag, yn y system batri lithiwm-ion masnachol, mae&39;n anodd cyflawni arsylwi gwreiddiol canghennau lithiwm. Y sefyllfa gyffredinol yw arsylwi ei grisialau cangen lithiwm trwy ddatgymalu&39;r batri.

Fodd bynnag, oherwydd bod gweithgaredd cangen lithiwm yn uchel iawn, mae&39;n anodd dadansoddi manylion y genhedlaeth. Mae Zier et al. Bwriedir tynnu microgramau electrod electron trwy liwio&39;r strwythur electrod i bennu lleoliad y dendrites.

Os cyn datgymalu batri, mae&39;r genhedlaeth o grisial cangen lithiwm wedi achosi&39;r cylched byr y tu mewn y tu mewn, yna efallai y bydd y rhan hon o&39;r grisial dendritig yn anodd ei arsylwi oherwydd gall cerrynt pwls enfawr y cylched byr mewnol achosi crisialu cangen lithiwm. Mae cau microporous lleol y diaffram yn awgrymu bod sefyllfa twf posibl dendrites lithiwm, ond gall y rhannau hyn fod yn rhannol yn gorboethi neu&39;n cael eu hachosi gan halogion amhuredd metel. Felly, datblygu modelau methiant ymhellach i ragweld ymddangosiad canghennau lithiwm, ac ar yr un pryd, mae&39;n ystyrlon iawn astudio bywyd a pherthynas fethiant o dan amodau gwaith gwahanol.

3 Mae peillio&39;r gronynnau deunydd gweithredol yn anwastad wrth ddosbarthu tâl cyflym a rhyddhau neu electrod sylwedd gweithredol, mae&39;r deunydd gweithredol yn dueddol o bowdr neu ddarniad. Yn gyffredinol, wrth i&39;r batri gael ei ymestyn, y gronynnau maint micron, efallai y bydd straen mewnol ïon yn cael ei dorri. Gellir gweld y crac cychwynnol gan SEM ar wyneb y gronynnau deunydd gweithredol.

Wrth i ïonau lithiwm ymsefydlu dro ar ôl tro, mae&39;r craciau&39;n ymestyn yn gyson, gan arwain at gracio gronynnau. Bydd y gronynnau cracio yn amlygu&39;r wyneb gweithredol newydd, a chynhyrchir y ffilm SEI ar yr wyneb newydd. Trwy ymchwil a dadansoddiad o ïon lithiwm yn ymgorffori straen, dylunio deunyddiau electrod batri yn well.

Mae Christensen a Newman et al. Datblygodd y model straen gwreiddio lithiwm-ion cychwynnol, ac mae ymchwilwyr eraill wedi ehangu gwahanol ddeunyddiau, a morffoleg geometrig deunyddiau, a deunyddiau. Bydd model straen gwreiddio Ion yn hwyluso ymchwilwyr i ddylunio mwy o sylweddau gweithredol.

Fodd bynnag, mae colli gallu a phŵer gronynnau deunydd gweithredol yn cael ei astudio ymhellach, a rhagfynegir mecanwaith methiant darnio gronynnau yn gynhwysfawr i ragfynegi bywyd batris lithiwm-ion. Gall newid cyfaint y deunydd electrod hefyd achosi i&39;r sylwedd gweithredol gael ei ddadlwytho gyda&39;r casglwr presennol, fel nad yw&39;r rhan hon o&39;r sylwedd gweithredol ar gael. Mae mudo ïon a mudo electronau allanol y tu mewn i&39;r batri yn cyd-fynd â phroses lithiwm inconed y deunydd gweithredol.

Gan fod yr electrolyte wedi&39;i inswleiddio&39;n electronig, dim ond ïonau y gellir eu cyflenwi. Mae dargludiad electronau yn bwysig i&39;r rhwydwaith dargludol a adeiladwyd gan yr arwyneb electrod gan yr asiant dargludol. Gall newidiadau aml yng nghyfaint y deunydd electrod arwain at sylweddau gweithredol rhannol o&39;r rhwydwaith dargludol i ffurfio system ynysig, nad yw ar gael.

Gellir mesur y newid hwn yn y strwythur electrod trwy fesur dull fel mandylledd neu arwynebedd penodol. Gellir melino&39;r broses hon hefyd trwy felino&39;r wyneb electrod gan ddefnyddio&39;r trawst ïon ffocal (FIB), gan ddefnyddio SEM i berfformio arsylwi morffolegol neu brawf tomograffeg pelydr-X gan ddefnyddio SEM. Mae deunydd electrod negyddol Si yn cael ei lanhau a&39;i ddatgysylltu o&39;r rhwydwaith dargludol.

Mae sylwedd gweithredol electrod positif y sylwedd gweithredol electrod positif yn bennaf yn ocsid metel pontio, fel cobaltate lithiwm (LiMn2O4), neu halen Lithiwm polyanad, ffosffad haearn lithiwm (LifePo4). Mae&39;r rhan fwyaf o&39;r sylweddau gweithredol cadarnhaol yn fecanweithiau adwaith gwreiddio, ac mae eu mecanweithiau straen a&39;u mecanweithiau dirwasgiad yn bennaf oherwydd cwymp gronynnau a disgrifiad o&39;r sylweddau gweithredol uchod. Mae&39;r ffilm SEI hefyd yn cael ei gynhyrchu a&39;i effeithio gan wyneb yr electrod positif, ond mae gan wyneb yr electrod positif botensial uchel, ac mae ei ffilm SEI yn denau iawn ac yn sefydlog.

Yn ogystal, mae&39;r deunydd electrod positif hefyd yn agored i ddylanwad cynhyrchu gwres mewnol, yn enwedig pan fydd y batri yn cael ei or-gadeirio. Ar adeg codi tâl, mae&39;r electrolyte yn dod yn ansefydlog o dan bwysau uchel, sy&39;n arwain at electrolyte a sylwedd gweithredol electrod positif, sy&39;n achosi i dymheredd mewnol y batri barhau i godi, ac mae&39;r deunydd electrod positif yn rhyddhau ocsigen. Uwchraddio pellach, gan arwain at allan-reolaeth thermol, bydd yn achosi methiant dinistrio i&39;r batri.

Gellir dadansoddi&39;r deunydd electrod positif sy&39;n digwydd yn ystod y cyn-dâl gan cromatograffaeth nwy i ddadansoddi neu ganfod y strwythur deunydd electrod gan sbectrwm pelydr-X canfod strwythur deunydd electrod. Fodd bynnag, ar hyn o bryd nid oes unrhyw fodel methiant a all ragweld y tu mewn i&39;r batri gan orlif nwy wedi&39;i wefru. Crynodeb: Mae dull mecanwaith methiant deunydd electrod positif a negyddol batri lithiwm-ion yn bwysig i ddadelfennu&39;r bilen SEI, cynhyrchu crisialau dirprwyedig lithiwm neu grisialau copperprine, powdr y gronynnau deunydd gweithredol a&39;r nwy dadelfennu gwres, ac ati.

Yn eu plith, y genhedlaeth o ddeilliadau lithiwm neu delegths copr, y nwy dadelfennu materol yn hawdd ei achosi gan thermol allan o reolaeth y gell, gan achosi hylosgiad y batri, a hyd yn oed ffrwydro. Mae methiant batris lithiwm-ion yn cael ei ddadansoddi yn ôl y modd pylu, ac mae&39;r mecanwaith yn cael ei optimeiddio trwy optimeiddio deunydd, strwythur y batri, a gwella addasrwydd amgylcheddol, dibynadwyedd a diogelwch y batri. Felly, mae arwyddocâd arweiniol pwysig iawn ar gyfer cynhyrchu a chymhwyso&39;r batri yn ymarferol.