ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕೆ ಕಾರಣವೇನು?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

ವರದಿಗಳ ಪ್ರಕಾರ, -20 ¡ã C ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಕೇವಲ 31.5% ಮಾತ್ರ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತಾಪಮಾನ -20 ~ + 55 ¡ã C ನಡುವೆ.

ಆದರೆ ಏರೋಸ್ಪೇಸ್ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ, ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹನಗಳಿಗೆ -40 ¡ã C ನಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸರಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು ಬಹಳ ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಭಾಗಶಃ ಘನೀಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟರೂ ಸಹ, ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಕಡಿಮೆ ವಾಹಕತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ ಮತ್ತು ಡಯಾಫ್ರಾಮ್ ನಡುವಿನ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಹದಗೆಡುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವು ತೀವ್ರವಾಗಿ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿತು, ಮತ್ತು ಅವಕ್ಷೇಪಿತ ಲೋಹದ ಲಿಥಿಯಂ ಅನ್ನು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಉತ್ಪನ್ನದ ಶೇಖರಣೆಯು ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ (SEI) ದಪ್ಪಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು. ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಸಕ್ರಿಯ ವಸ್ತುವಿನ ಆಂತರಿಕ ಪ್ರಸರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರತಿರೋಧ (RCT) ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

ತಜ್ಞರ ದೃಷ್ಟಿಕೋನ 1: ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈನ್ ದ್ರಾವಣವು ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನ ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ವಸ್ತುೀಕರಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ. ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುವ ಸಮಸ್ಯೆಯೆಂದರೆ: ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ ದೊಡ್ಡದಾಗುತ್ತದೆ, ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆ ನಿಧಾನವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬಾಹ್ಯ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಲಸೆ ವೇಗ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಬ್ಯಾಟರಿ ತೀವ್ರವಾಗಿ ಧ್ರುವೀಕರಣಗೊಂಡಿದೆ ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ತೀವ್ರ ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳು ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಡಿಲೆಗ್ರೇನ್‌ಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ರೂಪಿಸಬಹುದು, ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ವೈಫಲ್ಯಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಸ್ವಂತ ವಾಹಕತೆಯ ಗಾತ್ರಕ್ಕೆ ನಿಕಟ ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿದೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯ ಪ್ರಸರಣ ಅಯಾನು ವೇಗವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಬಹುದು. ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಲಿಥಿಯಂ ಲವಣಗಳು, ವಲಸೆಯ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ ವಾಹಕತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ, ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆ ವೇಗವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಧ್ರುವೀಕರಣವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಉತ್ತಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಆದ್ದರಿಂದ, ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಉತ್ತಮ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಯು ಅಗತ್ಯವಾದ ಸ್ಥಿತಿಯಾಗಿದೆ. ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಸಂಯೋಜನೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ದ್ರಾವಕದ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು. ದ್ರಾವಕದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ದ್ರಾವಕದ ದ್ರವತೆ ಉತ್ತಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಅಯಾನು ಸಾಗಣೆಯ ಖಾತರಿಯಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಪೊರೆಯು ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನು ವಾಹಕತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು RSEI ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಬಿಗಿಯಾದ ಪ್ರತಿರೋಧವಾಗಿದೆ.

ತಜ್ಞರು 2: ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುವ ರುಚಿ ಅಂಶಗಳು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ, ಹೊಸ Li + ಪ್ರಸರಣ ಪ್ರತಿರೋಧ, ಆದರೆ SEI ಫಿಲ್ಮ್ ಅಲ್ಲ. ಈ ಪದರ ರಚನೆಯು ಒಂದು ಆಯಾಮದ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಪ್ರಸರಣ ಚಾನಲ್ ಎರಡನ್ನೂ ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಚಾನಲ್ ರಚನೆಯ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಮೊದಲ ವಾಣಿಜ್ಯ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಧನಾತ್ಮಕ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಪ್ರತಿನಿಧಿ ಪದಾರ್ಥಗಳಲ್ಲಿ LiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2 ಮತ್ತು Li (Ni, Co, Mn) O2, e ಸೇರಿವೆ.