Sealladh farsaing air Mion-sgrùdadh Teip agus Uidheam Sgàineadh Bataraidh Lithium Ion

著者：Iflowpower – Provedor de central eléctrica portátil

Tha gineadh agus fàs film 1SEI ann an siostam bataraidh lithium-ion malairteach, agus tha an earrann call comas bataraidh bhon taobh-bhuaidh eadar graphite agus electrolyte organach, agus tha an grafait furasta ath-fhreagairt gu electrochemically le lithium-ion organach electrolyte, gu sònraichte Solvent tha vinyl carbonate (EC) agus dimethyl carbonate (DMC). Nuair a tha am bataraidh lithium-ion rè a &39;chiad chosgais (ìre), thachair an electrolyte àicheil agus an electrolyte lithium-ion agus thachair an electrolyte lithium-ion agus tha fiolm de fhilm eadar-aghaidh electrolyte cruaidh (SEI) air a chruthachadh anns an uachdar grafait, a dh&39; fhaodadh cuibhreann den chomas nach gabh a thoirt air ais adhbhrachadh. Bidh am film SEI a ’dèanamh cinnteach à sgaoileadh ions fhad‘ s a tha e a ’dìon an stuth reactive, agus a’ cur casg air seasmhachd gnìomhachd stuth gnìomhach stuth gnìomhach a ’bhataraidh fhad‘ s a chuireas e casg air an stuth gnìomhach.

Ach, rè cearcall a ’bhataraidh às deidh sin, leis gu bheil leudachadh cunbhalach agus giorrachadh an stuth electrode ag adhbhrachadh làrach gnìomhach ùr a nochdadh, faodaidh seo inneal fàilligeadh call leantainneach adhbhrachadh, is e sin, tha comas a’ bhataraidh air a lughdachadh gu leantainneach. Faodar an uidheamachd teip seo a thoirt air sgàth pròiseas lughdachadh electrochemical uachdar an electrod, a tha air a chuir an cèill mar àrdachadh leantainneach ann an tiugh an fhilm SEI. Mar sin, faodaidh sgrùdadh air co-phàirtean ceimigeach film SEI agus morf-eòlas a bhith nas doimhne, adhbhar comas bataraidh lithium-ion agus crìonadh cumhachd.

Pròiseas cruthachadh film SEI Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha luchd-rannsachaidh air feuchainn ri sgrùdadh a dhèanamh air nàdar membran SEI tro dheuchainnean air siostaman bataraidh beaga a thoirt às a chèile. Tha pròiseas disassembly a’ bhataraidh air a dhèanamh ann am bogsa miotag gas inert aerosolic ( <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.

Ged a chaidh mòran dhòighean deuchainn a chleachdadh gus am film SEI a chomharrachadh, tha am fìor mhodail den fhilm SEI a ’fàs anns a’ bhataraidh air a chleachdadh gus dòighean nas adhartaiche agus nas dìriche a chomharrachadh. Is e an duilgheadas a th &39;ann gu bheil am film SEI iom-fhillte le measgachadh de stuthan leithid organach agus neo-organach, agus tha an tàthchuid iom-fhillte, agus tha e gu math cugallach agus furasta a bhith a&39; freagairt air an àrainneachd. Ma tha e neo-iomchaidh, tha e duilich am fìor fhiosrachadh fhaighinn mun fhilm SEI.

Tha tiormachadh film SEI na fhreagairt àbhaisteach taobh parasitic electrochemical, aig a bheil dlùth dhàimh ri cineataigs freagairt, pròiseas gluasad mòr, agus geoimeatraidh structarail a’ bhataraidh. Ach, chan eil atharrachadh an fhilm SEI gu dìreach a &39;leantainn gu fàilligeadh fàilligeadh millteach, agus cha toir a lobhadh ach àrdachadh ann an teòthachd a-staigh a&39; bhataraidh, a dh &39;fhaodadh an gas lobhadh adhbhrachadh, agus cuiridh teas mòr teas a-mach à smachd. Ann am FMMEA, thathas a’ beachdachadh air cruthachadh agus fàs film SEI mar inneal call, a dh’ fhaodadh comas bataraidh a lughdachadh agus bacadh a-staigh àrdachadh.

2 Bidh dendrites lithium a’ gineadh, ma thèid am bataraidh a ghearradh gu sgiobalta aig dùmhlachd sruth nas àirde na an sruth ìre, agus gu bheil an uachdar àicheil air a chruthachadh gu furasta gus lithium dendride meatailt a chruthachadh. Tha an criostal dendritic seo furasta an diaphragm a tholladh, ag adhbhrachadh cuairt ghoirid taobh a-staigh a’ bhataraidh. Faodaidh an suidheachadh seo leantainn gu fàilligeadh sgrios bataraidh, agus tha e duilich a lorg mus bi am bataraidh geàrr-chuairt.

Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha an luchd-rannsachaidh air sgrùdadh a dhèanamh air ìre fàis lithium dendride agus an dàimh eadar ìre fàis lithium dendrites agus comas sgaoilidh lithium-ion de lithium dendrites. Tha deuchainnean a &39;sealltainn gu bheil fàs lithium delegra duilich a lorg no fhaicinn ann an siostam bataraidh iomlan, agus tha am modail làithreach cuingealaichte ri fàs lithium dendrites fo aon shiostam. Anns an t-siostam deuchainneach, faodaidh am bataraidh follaiseach a chaidh a thogail le glainne quartz coimhead air pròiseas fàis lithium dendrites in situ.

Tha an neach-rannsachaidh Zhang Yuegono ann an Suzhou Nanotechnology agus Institiud Rannsachaidh Nano Bionic anns an dùthaich agam air pròiseas cruthachadh teicneòlas lithium dendrites (mar a chithear le bhidio) anns an teicneòlas sganadh electron microscope (SEM). Ach, anns an t-siostam bataraidh lithium-ion malairteach, tha e duilich an sealladh tùsail de mheuran lithium a choileanadh. Is e an suidheachadh uile-choitcheann a bhith a’ cumail sùil air na criostalan meur lithium aige le bhith a’ toirt air falbh am bataraidh.

Ach, leis gu bheil gnìomhachd meur lithium glè àrd, tha e duilich mion-sgrùdadh a dhèanamh air mion-fhiosrachadh a ’ghinealaich. Zier et al. Thathar a &39;moladh micrograman dealanach dealanach a tharraing le bhith a&39; dathadh structar an dealain gus suidheachadh nan dendrites a dhearbhadh.

Ma tha ginealach de chriostal meur lithium air a bhith ag adhbhrachadh a’ chuairt ghoirid a-staigh mus deach am bataraidh a thoirt air falbh, is dòcha gum bi am pàirt seo den chriostail dendritic duilich fhaicinn leis gum faodadh sruth mòr cuisle a’ chuairt ghoirid a-staigh criostalachadh meur lithium adhbhrachadh. Tha dùnadh microporous ionadail an diaphragm a &39;moladh gu bheil an suidheachadh fàis a dh&39;fhaodadh a bhith aig lithium dendrites, ach dh&39; fhaodadh na pàirtean sin a bhith gu ìre a &39;toirt cus teas no air adhbhrachadh le truailleadh meatailt neo-ghlan. Mar sin, tuilleadh leasachaidh air modalan teip gus ro-innse nochdadh meuran lithium, agus aig an aon àm, tha e gu math brìoghmhor sgrùdadh a dhèanamh air dàimh beatha agus fàilligeadh fo chumhachan obrach eadar-dhealaichte.

3 Tha poileanachadh nam mìrean de stuth gnìomhach neo-chòmhnard ann a bhith a’ riarachadh cosgais luath agus sgaoileadh no stuth gnìomhach electrode, tha an stuth gnìomhach buailteach do phùdar no briseadh. San fharsaingeachd, mar a thèid am bataraidh a leudachadh, na mìrean meud micron, faodaidh cuideam ion a-staigh a bhith briste. Chithear a’ chiad sgàineadh le SEM air uachdar nam mìrean de stuth gnìomhach.

Mar a bhithear a’ toirt a-steach ions lithium a-rithist, tha na sgàinidhean an-còmhnaidh a’ leudachadh, agus mar thoradh air sin bidh gràineanan a’ sgàineadh. Nochdaidh na gràinean sgàinidh an uachdar gnìomhach ùr, agus thèid am film SEI a chruthachadh air an uachdar ùr. Le rannsachadh agus mion-sgrùdadh air lithium ion freumhachadh cuideam, dealbhadh nas fheàrr stuthan electrode bataraidh.

Christensen agus Newman et al. Leasaich sinn a’ chiad mhodail cuideam freumhaichte lithium-ion, agus tha luchd-rannsachaidh eile air diofar stuthan a leudachadh, agus morf-eòlas geoimeatrach stuthan, agus stuthan. Cuidichidh modal cuideam freumhaichte Ion le luchd-rannsachaidh stuthan nas gnìomhaiche a dhealbhadh.

Ach, thathas a’ dèanamh tuilleadh sgrùdaidh air call comas agus cumhachd gràineanan stuthan gnìomhach, agus thathas a’ ro-innse gu farsaing gum bi an uidheamachd fàilligeadh ann am briseadh mìrean gus beatha bataraidhean lithium-ion a ro-innse. Faodaidh atharrachadh meud an stuth electrode cuideachd an stuth gnìomhach a luchdachadh sìos leis an neach-cruinneachaidh gnàthach, gus nach bi am pàirt seo den stuth gnìomhach ri fhaighinn. An cois pròiseas lithium inconed an stuth gnìomhach tha imrich ion agus imrich eileagtronaigeach taobh a-staigh a’ bhataraidh.

Leis gu bheil an electrolyte air a chòmhdach gu dealanach, chan urrainnear ach ions a thoirt seachad. Tha giùlan dealanan cudromach don lìonra giùlain a chaidh a thogail leis an uachdar electrode leis an àidseant giùlain. Faodaidh atharrachaidhean tric ann an tomhas-lìonaidh an stuth electrode stuthan gnìomhach pàirteach a thoirt bhon lìonra giùlain gus siostam iomallach a chruthachadh, nach eil ri fhaighinn.

Faodar an t-atharrachadh seo ann an structar electrode a thomhas le bhith a’ tomhas dòigh leithid porosity no farsaingeachd uachdar sònraichte. Faodar am pròiseas seo a bhleith cuideachd le bhith a’ bleith uachdar an electrod a’ cleachdadh an sail ian fòcas (FIB), a’ cleachdadh SEM gus amharc morphologach no deuchainn tomagrafa X-ray a dhèanamh a’ cleachdadh SEM. Tha stuth electrode Si àicheil air a ghlanadh agus air a sgaradh bhon lìonra giùlain.

Is e an stuth gnìomhach electrode dearbhach den stuth gnìomhach electrode adhartach sa mhòr-chuid ocsaid meatailt gluasaid, leithid lithium cobaltate (LiMn2O4), no salann polyanate Lithium, lithium iarann ​​phosphate (LifePo4). Tha a’ mhòr-chuid de na stuthan gnìomhach adhartach nan dòighean freagairt freumhaichte, agus tha na h-innealan cuideam agus na h-innealan crìonadh aca mar thoradh air tuiteam gràinneagan agus an tuairisgeul air na stuthan gnìomhach gu h-àrd. Tha am film SEI cuideachd air a ghineadh agus air a bhuaidh le uachdar an electrode dearbhach, ach tha comas àrd aig uachdar an electrode adhartach, agus tha am film SEI aige gu math tana agus seasmhach.

A bharrachd air an sin, tha an stuth electrode adhartach cuideachd buailteach do bhuaidh gineadh teas a-staigh, gu sònraichte nuair a tha cus bataraidh air a ’bhataraidh. Aig àm cosgais, bidh an electrolyte a ’fàs neo-sheasmhach fo chuideam àrd, a tha a’ leantainn gu electrolyte agus an stuth gnìomhach electrode dearbhach, a dh ’adhbhraicheas teòthachd a-staigh a’ bhataraidh ag èirigh, agus bidh an stuth electrode adhartach a ’leigeil a-mach ocsaidean. Nas fhaide air ùrachadh, a &39;ciallachadh gu bheil teirmeach a-mach à smachd, bidh e ag adhbhrachadh fàilligeadh sgrios air a&39; bhataraidh.

Faodar an stuth electrode dearbhach a thachras rè an ro-chosgais a sgrùdadh le cromatagrafaidheachd gas gus structar stuthan electrode a sgrùdadh no a lorg tro structar stuth electrode lorg speactram X-ray. Ach, chan eil modal fàilligeadh ann an-dràsta as urrainn ro-innse taobh a-staigh a’ bhataraidh le cus gas thar-shruth. Geàrr-chunntas: Tha modh uidheamachd teip stuthan dealanach bataraidh lithium-ion dearbhach agus àicheil cudromach airson lobhadh membran SEI, cinneasachadh criostal tiomnaichte lithium no criostalan copperprine, pùdar nam mìrean stuth gnìomhach agus an gas lobhadh teas, msaa.

Nam measg, gineadh derivatives lithium no delegths copair, an stuth lobhadh gas air adhbhrachadh gu furasta le tearmach a-mach à smachd air a &39;chill, ag adhbharachadh a&39; losgadh a &39;bhataraidh, agus fiù&39; s spreadhadh. Tha fàilligeadh bataraidhean lithium-ion air a sgrùdadh leis a’ mhodh faded, agus tha an uidheamachd air a bharrrachadh le bhith a’ dèanamh an fheum as fheàrr de stuth, structar a’ bhataraidh, agus a’ leasachadh sùbailteachd àrainneachdail, earbsachd agus sàbhailteachd a’ bhataraidh. Mar sin, tha brìgh stiùiridh fìor chudromach ann airson cinneasachadh agus cleachdadh practaigeach a’ bhataraidh.