લિથિયમ આયન બેટરીના ઊંડાણપૂર્વક વિશ્લેષણના કારણો

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - អ្នកផ្គត់ផ្គង់ស្ថានីយ៍ថាមពលចល័ត

તેના ઉચ્ચ જીવનકાળને કારણે, લિથિયમ-આયન બેટરીનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, ઉપયોગના સમયના વિસ્તરણ સાથે, મણકાની સમસ્યા, સલામતી કામગીરી આદર્શ નથી અને પરિભ્રમણ એટેન્યુએશન પણ વધુ ગંભીર છે, જેના કારણે લિથિયમ બેટરી ડેપ્થ રિસર્ચનું વિશ્લેષણ અને દમન થાય છે. પ્રાયોગિક સંશોધન અને વિકાસના અનુભવ મુજબ, લેખક લિથિયમ બેટરીના કારણોને બે શ્રેણીઓમાં વિભાજીત કરે છે, એક બેટરીની જાડાઈને કારણે મણકાની (બીજી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પ્રવાહી ઓક્સિડેશનના મણકાની). વિવિધ બેટરી સિસ્ટમોમાં, બેટરીની જાડાઈના મુખ્ય પરિબળો અલગ અલગ હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, લિથિયમ ટાઇટેનેટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ બેટરીમાં, મણકાના મુખ્ય પરિબળો ડ્રમ છે; ગ્રેફાઇટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમમાં, ધ્રુવની જાડાઈ અને ગેસ સપ્લાય એક્ટનું મણકાનું પરિબળો. પ્રથમ, લિથિયમ બેટરીના ઉપયોગમાં ઇલેક્ટ્રોડ પોલની જાડાઈ બદલાય છે, અને ઇલેક્ટ્રોડ પોલની જાડાઈમાં ફેરફાર થાય છે, ખાસ કરીને ગ્રેફાઇટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ. હાલના ડેટા અનુસાર, લિથિયમ બેટરી ઉચ્ચ તાપમાન સંગ્રહ અને પરિભ્રમણમાંથી પસાર થઈ છે, જે ડ્રમિંગ માટે સંવેદનશીલ છે, અને જાડાઈ વૃદ્ધિ દર લગભગ 6% થી 20% છે, જેમાં હકારાત્મક ધ્રુવીય વિસ્તરણ ગુણોત્તર માત્ર 4% છે, અને નકારાત્મક વિસ્તરણ ગુણોત્તર 20% છે.

લિથિયમ બેટરીના ફેરફારોની જાડાઈના ફૂલેલા દેખાવનું મૂળ કારણ ગ્રેફાઇટના સારથી પ્રભાવિત થાય છે. નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ ગ્રેફાઇટ LICX (LIC24, LiC12 અને LIC6, વગેરે) બનાવે છે, અને રેખીય અંતર બદલાય છે, જેના પરિણામે માઇક્રોસ્કોપિક આંતરિક તાણ રચાય છે, જેના પરિણામે નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ વિસ્તૃત થાય છે.

નીચે આપેલ આકૃતિ ગ્રેફાઇટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ પ્લેટની જગ્યાએ અને ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જની રચનાનો યોજનાકીય માળખાકીય ચાર્ટ છે. ગ્રેફાઇટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડનું વિસ્તરણ મુખ્યત્વે બિનઅસરકારક વિસ્તરણને કારણે થાય છે. વિસ્તરણનો આ ભાગ મુખ્યત્વે કણોના કદ, એડહેસિવ એજન્ટ અને ધ્રુવ શીટની રચના સાથે સંબંધિત છે.

નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડના વિસ્તરણને કારણે કોર વિકૃત થાય છે, અને ડાયાફ્રેમ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોડ રચાય છે, અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ કણો માઇક્રોક્રેક બનાવે છે, સોલિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ફેઝ ઇન્ટરફેસ (SEI) ફિલ્મ તૂટી જાય છે અને રિકોમ્બિનન્ટ થાય છે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો વપરાશ કરે છે, અને પરિભ્રમણ કામગીરીને ડિટરજેટ કરે છે. નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ ધ્રુવોને અસર કરતા ઘણા પરિબળો છે, અને એડહેસિવની પ્રકૃતિ અને ધ્રુવીય શીટના માળખાકીય પરિમાણો બે સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે. ગ્રેફાઇટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડમાં સામાન્ય રીતે વપરાતું એડહેસિવ SBR છે, તેમાં અલગ એડહેસિવ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ છે, અલગ યાંત્રિક શક્તિ છે અને પ્લેટની જાડાઈ પર અલગ અલગ અસરો છે.

ફિનિશ કોટિંગ પછી રોલિંગ ફોર્સ બેટરીમાં નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ પ્લેટની જાડાઈથી પણ પ્રભાવિત થાય છે. સમાન તાણ હેઠળ, એડહેસિવનું સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ જેટલું મોટું હશે, ચાર્જ કરતી વખતે ધ્રુવીયતા ભૌતિક શેલ્વિંગ ઓછું હશે, Li + એમ્બેડિંગને કારણે, ગ્રેફાઇટ જાળીનું વિસ્તરણ; તે જ સમયે, નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ કણો અને SBR ના વિકૃતિને કારણે, આંતરિક તાણ સંપૂર્ણપણે મુક્ત થાય છે, જેના કારણે નકારાત્મક વિસ્તરણ દરમાં તીવ્ર વધારો થાય છે, SBR પ્લાસ્ટિક વિકૃતિના તબક્કામાં છે. વિસ્તરણ ગુણોત્તરનો આ ભાગ SBR ના સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ સાથે સંબંધિત છે, જેના કારણે SBR ની સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને મજબૂતાઈ જેટલી મોટી થાય છે, અને બદલી ન શકાય તેવા વિસ્તરણનું વિસ્તરણ તેટલું નાનું થાય છે.

જ્યારે SBR નું પ્રમાણ અસંગત હોય છે, ત્યારે ધ્રુવીય રોલર દબાવવામાં આવે ત્યારે દબાણ અલગ હોય છે, અને દબાણ તફાવત ધ્રુવ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા શેષ તણાવનું કારણ બને છે, શેષ તણાવ વધારે હોય છે, જેના કારણે પૂર્વ-ભૌતિક શેલ્વિંગ વિસ્તરણ, સંપૂર્ણ વીજળી અને ખાલી પાવર વિસ્તરણ ગુણોત્તર થાય છે; SBR સામગ્રી જેટલી ઓછી હોય છે, રોલિંગનું દબાણ ઓછું હોય છે, ભૌતિક છાજલીઓ ઓછી હોય છે, પૂર્વ-વિદ્યુત વિસ્તરણ ગુણોત્તર અને ખાલી ઇલેક્ટ્રોકોસાઇટિસ, નકારાત્મક વિસ્તરણ જેટલું ઓછું હોય છે તે કોરને વિકૃત કરે છે, નકારાત્મકને અસર કરે છે. લિથિયમની ડિગ્રી લિથિયમ અને Li + પ્રસરણ દર છે, જેનાથી બેટરી ચક્ર કામગીરી પર ગંભીર અસર પડે છે. બીજું, બેટરી ગેસને કારણે બલ્ક બેટરીનો આંતરિક ગેસ ઇન્ટેક એ બેટરી ફુલાવવાનું બીજું એક મહત્વનું કારણ છે, પછી ભલે તે બેટરી તાપમાન ચક્ર હોય, ઉચ્ચ તાપમાન ચક્ર હોય, ઉચ્ચ તાપમાન શેલ્વિંગ હોય, તે વિવિધ ડિગ્રી ફુલાવવાનો ગેસ ઉત્પન્ન કરે છે. વર્તમાન સંશોધન પરિણામો અનુસાર, ઇલેક્ટ્રિકલ કોરના સોજાનું સાર ઇલેક્ટ્રોલાઇટના વિઘટનને કારણે થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટના વિઘટનના બે કિસ્સાઓ છે, એક ઇલેક્ટ્રોલાઇટની અશુદ્ધિ છે, જેમ કે ભેજ અને ધાતુની અશુદ્ધિઓ ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પ્રવાહીને વિઘટિત કરવા માટે, અને બીજું ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પ્રવાહીનું ખૂબ ઓછું પ્રમાણ છે, જે ચાર્જિંગ દરમિયાન વિઘટનનું કારણ બને છે, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં EC, DEC જેવા દ્રાવકો ઇલેક્ટ્રોન મેળવ્યા પછી ઉત્પન્ન થાય છે, અને મુક્ત રેડિકલ પ્રતિક્રિયાઓના સીધા પરિણામો હાઇડ્રોકાર્બન, એસ્ટર, ઇથર્સ અને CO2 વગેરે છે. લિથિયમ બેટરી એસેમ્બલી પૂર્ણ થયા પછી, પૂર્વનિર્ધારિત પ્રક્રિયા દરમિયાન થોડી માત્રામાં ગેસ ઉત્પન્ન થાય છે, અને આ વાયુઓ અનિવાર્ય છે, અને કહેવાતા ઇલેક્ટ્રિકલ કોર ઉલટાવી શકાય તેવું ક્ષમતા નુકશાન સ્ત્રોત છે. પ્રથમ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય સર્કિટ પછી નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડના ઇલેક્ટ્રોલિટીક દ્રાવણ સાથે ઇલેક્ટ્રોલિટીક દ્રાવણ સુધી પહોંચે છે, જે ગેસ બનાવે છે.

આ પ્રક્રિયામાં, ગ્રેફાઇટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડની સપાટી પર SEI રચાય છે, SEI ની જાડાઈ વધવાથી, ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોલાઇટના સતત ઓક્સિડેશનમાં પ્રવેશ કરી શકતા નથી. બેટરીના જીવનકાળ દરમિયાન, આંતરિક ગેસનું પ્રમાણ ધીમે ધીમે વધશે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં અશુદ્ધિઓ અથવા ભેજનું કારણ બને છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટની હાજરીને ગંભીર બાકાત રાખવાની જરૂર છે, અને ભેજ નિયંત્રણ કડક નથી.

ઇલેક્ટ્રોલિટીક સોલ્યુશન પોતે કડક નથી, અને બેટરી પેકને પાણીમાં કડક રીતે દાખલ કરવામાં આવતું નથી, કોણીય ડિસ્પેન્સિંગ થાય છે, અને બેટરીનું ઓવરટિલાઇઝેશન બેટરીના ગેસ ઉત્પાદનને પણ વેગ આપશે. ઝડપ, જેના કારણે બેટરી ખરાબ થઈ જાય છે. વિવિધ સિસ્ટમોમાં, બેટરી ઉત્પાદનનું પ્રમાણ અલગ અલગ હોય છે.

ગ્રેફાઇટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ બેટરીમાં, ગેસ ઉત્પાદનનું કારણ મુખ્યત્વે SEI ફિલ્મ રચના, બેટરીમાં ભેજનું પ્રમાણ ઓળંગાઈ ગયું છે, અને રાસાયણિક પ્રવાહ અસામાન્ય છે, પેકેજ નબળું છે, અને લિથિયમ ટાઇટેનેટમાં બેટરી ફ્લોરોસન્ટ રેશિયો NCM બેટરી સિસ્ટમ વધુ ગંભીર હોવી જોઈએ. ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં અશુદ્ધિઓ, ભેજ અને પ્રક્રિયાઓ ઉપરાંત, ગ્રેફાઇટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડથી બીજો તફાવત એ છે કે લિથિયમ ટાઇટેનેટ ગ્રેફાઇટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ બેટરી જેવું હોઈ શકતું નથી, જે તેની સપાટી પર SEI ફિલ્મ બનાવે છે, જે તેની ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રતિક્રિયાને અટકાવે છે. ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ હંમેશા Li4Ti5O12 ની સપાટી સાથે સીધા સંપર્કમાં રહે છે, જેના પરિણામે Li4Ti5O12 સામગ્રીની સપાટીમાં સતત ઘટાડો થાય છે, જે Li4Ti5o12 બેટરી પેટ ફૂલવાનું મૂળ કારણ હોઈ શકે છે.

વાયુના મુખ્ય ઘટકો H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, વગેરે છે. જ્યારે લિથિયમ ટાઇટેનેટને ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં અલગથી ડૂબાડવામાં આવે છે, ત્યારે ફક્ત CO2 ઉત્પન્ન થાય છે, અને NCM સામગ્રી સાથે બેટરી તૈયાર કર્યા પછી, ઉત્પન્ન થતા વાયુઓમાં H2, CO2, CO અને થોડી માત્રામાં વાયુયુક્ત હાઇડ્રોકાર્બનનો સમાવેશ થાય છે, અને બેટરી પછી, ફક્ત ચક્રમાં ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ કરતી વખતે, H2 ઉત્પન્ન થાય છે, અને ઉત્પન્ન થતા ગેસમાં, H2 નું પ્રમાણ 50% થી વધુ હોય છે. આ સૂચવે છે કે ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન H2 અને CO ગેસ ઉત્પન્ન થશે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં LIPF6 અસ્તિત્વ ધરાવે છે: PF5 એક ખૂબ જ મજબૂત એસિડ છે, જે કાર્બોનેટનું વિઘટન કરવાનું સરળ બનાવે છે, અને તાપમાનમાં વધારા સાથે PF5 ની માત્રામાં વધારો કરે છે. PF5 ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિઘટનમાં ફાળો આપે છે, CO2, CO અને CXHY ગેસ ઉત્પન્ન કરે છે. સંબંધિત સંશોધન મુજબ, H2 નું ઉત્પાદન ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં રહેલા ટ્રેસ પાણીમાંથી મેળવવામાં આવે છે, પરંતુ સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં પાણીનું પ્રમાણ લગભગ 20 ¡Á 10-6 છે, જે H2 ની ઉપજ માટે ખૂબ ઓછું છે.

શાંઘાઈ જિયાઓટોંગ યુનિવર્સિટી વુ કાઈના પ્રયોગનો ઉપયોગ ગ્રેફાઇટ / NCM111 માટે બેટરી તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો. આ નિષ્કર્ષ પરથી એવું તારણ નીકળ્યું કે H2 નો સ્ત્રોત ઉચ્ચ વોલ્ટેજ હેઠળ કાર્બોનેટનું વિઘટન છે. હાલમાં, લિથિયમ ટાઇટેનેટ બેટરીના દમન માટે ત્રણ ઉકેલો છે.

, સોલવન્ટ સિસ્ટમ; ત્રીજું, બેટરી પ્રક્રિયા ટેકનોલોજીમાં સુધારો.