ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ആഴത്തിലുള്ള വിശകലനത്തിനുള്ള കാരണങ്ങൾ

Forfatter: Iflowpower – Fournisseur de centrales électriques portables

ഉയർന്ന ആയുസ്സ് കാരണം, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, ഉപയോഗ സമയം വർദ്ധിക്കുന്നതോടെ, ബൾജിംഗ് പ്രശ്നം, സുരക്ഷാ പ്രകടനം അനുയോജ്യമല്ല, കൂടാതെ രക്തചംക്രമണ അറ്റൻവേഷൻ കൂടുതൽ ഗുരുതരമാണ്, ഇത് ലിഥിയം ബാറ്ററിയുടെ ആഴം വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനും അടിച്ചമർത്തുന്നതിനും കാരണമാകുന്നു. ഗവേഷണം. പരീക്ഷണാത്മക ഗവേഷണ വികസന അനുഭവമനുസരിച്ച്, ലിഥിയം ബാറ്ററികളുടെ കാരണങ്ങളെ രചയിതാവ് രണ്ട് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കുന്നു, ഒന്ന് ബാറ്ററിയുടെ കനം മൂലമുണ്ടാകുന്ന വീർക്കൽ (രണ്ടാമതായി, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ദ്രാവക ഓക്സീകരണത്തിന്റെ വീർക്കൽ കാരണം). വ്യത്യസ്ത ബാറ്ററി സിസ്റ്റങ്ങളിൽ, ബാറ്ററി കനത്തിന്റെ പ്രബലമായ ഘടകങ്ങൾ വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും.

ഉദാഹരണത്തിന്, ലിഥിയം ടൈറ്റാനേറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ബാറ്ററിയിൽ, ബൾജിംഗിന്റെ പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ ഡ്രം ആണ്; ഗ്രാഫൈറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് സിസ്റ്റത്തിൽ, പോൾ കനത്തിന്റെ കനവും ഗ്യാസ് സപ്ലൈ ആക്ടിന്റെ ബൾജിംഗും. ആദ്യം, ലിഥിയം ബാറ്ററികളുടെ ഉപയോഗത്തിൽ ഇലക്ട്രോഡ് പോളിന്റെ കനം മാറുന്നു, കൂടാതെ കനം ഉള്ള ഇലക്ട്രോഡ് പോളിന്റെ കനം മാറുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് ഗ്രാഫൈറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ്. നിലവിലുള്ള ഡാറ്റ അനുസരിച്ച്, ലിഥിയം ബാറ്ററി ഉയർന്ന താപനില സംഭരണവും രക്തചംക്രമണവും കടന്നുപോയി, ഇത് ഡ്രമ്മിംഗിന് സാധ്യതയുണ്ട്, ഏകദേശം 6% മുതൽ 20% വരെ കട്ടിയുള്ള വളർച്ചാ നിരക്കുണ്ട്, ഇതിൽ പോസിറ്റീവ് പോളാർ വികാസ അനുപാതം 4% മാത്രമാണ്, നെഗറ്റീവ് വികാസ അനുപാതം 20% ആണ്.

ലിഥിയം ബാറ്ററി മാറ്റങ്ങളുടെ കനം വീർക്കുന്നതിന്റെ മൂലകാരണം ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ സത്തയെ ബാധിക്കുന്നു. നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് LICX (LIC24, LiC12, LIC6, മുതലായവ) രൂപപ്പെടുത്തുന്നു, കൂടാതെ രേഖീയ അകലം മാറുന്നു, ഇത് സൂക്ഷ്മതല ആന്തരിക സമ്മർദ്ദം രൂപപ്പെടുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു, ഇത് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു.

താഴെയുള്ള ചിത്രം ഗ്രാഫൈറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് പ്ലേറ്റിന്റെ ഘടന, ചാർജ്, ഡിസ്ചാർജ് എന്നിവയുടെ ഒരു സ്കീമാറ്റിക് സ്ട്രക്ചറൽ ചാർട്ടാണ്. ഗ്രാഫൈറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ വികാസം പ്രധാനമായും ഫലപ്രദമല്ലാത്ത വികാസം മൂലമാണ്. വികാസത്തിന്റെ ഈ ഭാഗം പ്രധാനമായും കണിക വലിപ്പം, പശ ഏജന്റ്, പോൾ ഷീറ്റ് എന്നിവയുടെ ഘടനയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ വികാസം കാമ്പിനെ രൂപഭേദം വരുത്തുന്നു, ഡയഫ്രത്തിനിടയിൽ ഇലക്ട്രോഡ് രൂപം കൊള്ളുന്നു, നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് കണികകൾ ഒരു മൈക്രോക്രാക്ക് ഉണ്ടാക്കുന്നു, സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഫേസ് ഇന്റർഫേസ് (SEI) ഫിലിം തകർന്ന് വീണ്ടും സംയോജിപ്പിച്ച്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ആഗിരണം ചെയ്യുകയും, രക്തചംക്രമണ പ്രകടനത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ധ്രുവങ്ങളെ ബാധിക്കുന്ന നിരവധി ഘടകങ്ങളുണ്ട്, പശയുടെ സ്വഭാവവും പോളാർ ഷീറ്റിന്റെ ഘടനാപരമായ പാരാമീറ്ററുകളുമാണ് ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട രണ്ട് ഘടകങ്ങൾ. ഗ്രാഫൈറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന പശ SBR ആണ്, വ്യത്യസ്ത പശ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ്, വ്യത്യസ്ത മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി, പ്ലേറ്റിന്റെ കനത്തിൽ വ്യത്യസ്ത ഇഫക്റ്റുകൾ.

ഫിനിഷ് കോട്ടിംഗിന് ശേഷമുള്ള റോളിംഗ് ഫോഴ്‌സിനെ ബാറ്ററിയിലെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് പ്ലേറ്റിന്റെ കനം ബാധിക്കുന്നു. അതേ സമ്മർദ്ദത്തിൽ, പശയുടെ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ് വലുതാകുമ്പോൾ, പോളാരിറ്റി ഫിസിക്കൽ ഷെൽവിംഗ് ചെറുതാകും, ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, Li + എംബെഡിംഗ് കാരണം, ഗ്രാഫൈറ്റ് ലാറ്റിസ് വികാസം; അതേ സമയം, നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് കണങ്ങളുടെയും SBR ന്റെയും രൂപഭേദം കാരണം, ആന്തരിക സമ്മർദ്ദം പൂർണ്ണമായും പുറത്തുവിടുന്നു, നെഗറ്റീവ് വികാസ നിരക്ക് കുത്തനെ ഉയർത്തുക, SBR പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദത്തിന്റെ ഘട്ടത്തിലാണ്. ഈ വികാസ അനുപാത ഭാഗം SBR ന്റെ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് SBR ന്റെ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസും ശക്തിയും വലുതാകുന്നതിനും, മാറ്റാനാവാത്ത വികാസത്തിന്റെ വികാസം ചെറുതാകുന്നതിനും കാരണമാകുന്നു.

SBR ന്റെ അളവ് അസ്ഥിരമാകുമ്പോൾ, പോളാർ റോളർ അമർത്തുമ്പോൾ മർദ്ദം വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും, കൂടാതെ മർദ്ദ വ്യത്യാസം ധ്രുവം ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന അവശിഷ്ട സമ്മർദ്ദത്തിന് കാരണമാകുന്നു, അവശിഷ്ട സമ്മർദ്ദം വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് പ്രീ-ഫിസിക്കൽ ഷെൽവിംഗ് വികാസത്തിനും, പൂർണ്ണ വൈദ്യുതിക്കും, ശൂന്യമായ പവർ വികാസ അനുപാതത്തിനും കാരണമാകുന്നു; SBR ഉള്ളടക്കം കുറയുമ്പോൾ, റോളിംഗിന്റെ മർദ്ദം കുറയുമ്പോൾ, ഭൗതിക ഷെൽഫുകൾ കുറയുന്നു, പ്രീ-വൈദ്യുതിയുടെ വികാസ അനുപാതവും ശൂന്യമായ ഇലക്ട്രോകോസിറ്റിസും കുറയുന്നു, നെഗറ്റീവ് വികാസം കോർ രൂപഭേദം വരുത്തുന്നു, നെഗറ്റീവിനെ ബാധിക്കുന്നു. ലിഥിയത്തിന്റെ അളവ് ലിഥിയം, ലി + ഡിഫ്യൂഷൻ നിരക്ക് എന്നിവയാണ്, അതുവഴി ബാറ്ററി സൈക്കിൾ പ്രകടനത്തിൽ ഗുരുതരമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. രണ്ടാമതായി, ബൾക്ക് ബാറ്ററിയിലെ ബാറ്ററി ഗ്യാസ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന ആന്തരിക വാതക ഉപഭോഗമാണ് ബാറ്ററി ബൾജിംഗിന് കാരണമാകുന്ന മറ്റൊരു പ്രധാന കാരണം. അത് ബാറ്ററി താപനില ചക്രം, ഉയർന്ന താപനില ചക്രം, ഉയർന്ന താപനില ഷെൽവിംഗ് എന്നിവയായാലും വ്യത്യസ്ത അളവിലുള്ള ബൾജിംഗ് വാതകം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. നിലവിലെ ഗവേഷണ ഫലങ്ങൾ അനുസരിച്ച്, വൈദ്യുത കാമ്പിന്റെ വീക്കത്തിന്റെ സാരാംശം ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വിഘടനം മൂലമാണ്.

ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വിഘടനത്തിന് രണ്ട് കേസുകളുണ്ട്, ഒന്ന് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ അശുദ്ധി, അതായത് ഈർപ്പം, ലോഹ മാലിന്യങ്ങൾ എന്നിവ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ദ്രാവകത്തെ വിഘടിപ്പിക്കാൻ പര്യാപ്തമല്ല, മറ്റൊന്ന് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ദ്രാവകത്തിന്റെ അളവ് വളരെ കുറവാണ്, ഇത് ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ വിഘടനത്തിന് കാരണമാകുന്നു, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ലഭിച്ചതിനുശേഷം EC, DEC പോലുള്ള ലായകങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ഫ്രീ റാഡിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ നേരിട്ടുള്ള അനന്തരഫലങ്ങൾ ഹൈഡ്രോകാർബണുകൾ, എസ്റ്ററുകൾ, ഈഥറുകൾ, CO2 മുതലായവയാണ്. ലിഥിയം ബാറ്ററി അസംബ്ലി പൂർത്തിയായ ശേഷം, മുൻകൂട്ടി നിശ്ചയിച്ച പ്രക്രിയയിൽ ചെറിയ അളവിൽ വാതകം ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, ഈ വാതകങ്ങൾ അനിവാര്യമാണ്, കൂടാതെ ഇലക്ട്രിക്കൽ കോർ മാറ്റാനാവാത്ത ശേഷി നഷ്ട സ്രോതസ്സ് എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നു. ആദ്യത്തെ ചാർജ്, ഡിസ്ചാർജ് പ്രക്രിയയിൽ, ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിന് ശേഷം നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ലായനി ഉപയോഗിച്ച് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ലായനിയിൽ എത്തുകയും ഒരു വാതകം രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഈ പ്രക്രിയയിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ SEI രൂപം കൊള്ളുന്നു, SEI യുടെ കനം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ തുടർച്ചയായ ഓക്സീകരണത്തിലേക്ക് തുളച്ചുകയറാൻ കഴിയില്ല. ബാറ്ററി ലൈഫ് സമയത്ത്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലോ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലോ ഉള്ള മാലിന്യങ്ങളോ ഈർപ്പമോ കാരണം ആന്തരിക വാതകത്തിന്റെ അളവ് ക്രമേണ വർദ്ധിക്കും. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിന് ഗുരുതരമായ ഒഴിവാക്കൽ ആവശ്യമാണ്, ഈർപ്പം നിയന്ത്രണം കർശനമല്ല.

ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ലായനി തന്നെ കർശനമല്ല, ബാറ്ററി പായ്ക്ക് വെള്ളത്തിൽ കർശനമായി അവതരിപ്പിച്ചിട്ടില്ല, കോണീയ വിതരണത്തിന് കാരണമാകുന്നു, കൂടാതെ ബാറ്ററിയുടെ ഓവർടൈലൈസേഷനും ബാറ്ററിയുടെ വാതക ഉൽപ്പാദനത്തെ ത്വരിതപ്പെടുത്തും. വേഗത, ബാറ്ററി തകരാറിന് കാരണമാകുന്നു. വ്യത്യസ്ത സിസ്റ്റങ്ങളിൽ, ബാറ്ററി ഉൽപാദനത്തിന്റെ അളവ് വ്യത്യസ്തമാണ്.

ഗ്രാഫൈറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ബാറ്ററിയിൽ, വാതക ഉൽപ്പാദനത്തിന് കാരണം പ്രധാനമായും SEI ഫിലിം രൂപീകരണം, ബാറ്ററിയിലെ ഈർപ്പം കവിഞ്ഞത്, രാസപ്രവാഹം അസാധാരണം, പാക്കേജ് മോശമാണ്, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റിലെ ബാറ്ററി ഫ്ലൂറസെന്റ് അനുപാതം എന്നിവയാണ്. NCM ബാറ്ററി സിസ്റ്റം കൂടുതൽ ഗൗരവമുള്ളതായിരിക്കണം. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ മാലിന്യങ്ങൾ, ഈർപ്പം, പ്രക്രിയകൾ എന്നിവയ്ക്ക് പുറമേ, ഗ്രാഫൈറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിൽ നിന്നുള്ള മറ്റൊരു വ്യത്യാസം, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റിന് ഒരു ഗ്രാഫൈറ്റ് നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ബാറ്ററി പോലെയാകാൻ കഴിയില്ല എന്നതാണ്, അതിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു SEI ഫിലിം രൂപപ്പെടുത്തുകയും അതിന്റെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ തടയുകയും ചെയ്യുന്നു. ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോഴും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോഴും ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് എല്ലായ്പ്പോഴും Li4Ti5O12 ന്റെ ഉപരിതലവുമായി നേരിട്ട് സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നു, ഇത് Li4Ti5O12 മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ തുടർച്ചയായ കുറവുണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് Li4Ti5o12 ബാറ്ററി വായുവിൻറെ മൂലകാരണമായിരിക്കാം.

വാതകത്തിന്റെ പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8 മുതലായവയാണ്. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ വെവ്വേറെ മുക്കുമ്പോൾ, CO2 മാത്രമേ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നുള്ളൂ, ഒരു NCM മെറ്റീരിയൽ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ബാറ്ററി തയ്യാറാക്കിയ ശേഷം, ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന വാതകങ്ങളിൽ H2, CO2, CO, ഒരു ചെറിയ അളവിലുള്ള വാതക ഹൈഡ്രോകാർബണുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു, ബാറ്ററിക്ക് ശേഷം, സൈക്കിളിൽ മാത്രം. ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോഴും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോഴും, H2 ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന വാതകത്തിൽ, H2 ഉള്ളടക്കം 50% കവിയുന്നു. ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോഴും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോഴും H2 ഉം CO ഉം വാതകം ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുമെന്നാണ്.

ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ LIPF6 നിലനിൽക്കുന്നു: PF5 വളരെ ശക്തമായ ഒരു ആസിഡാണ്, ഇത് കാർബണേറ്റിന്റെ വിഘടനത്തിന് എളുപ്പത്തിൽ കാരണമാകുന്നു, താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് PF5 ന്റെ അളവ് വർദ്ധിക്കുന്നു. PF5 ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വിഘടനത്തിന് കാരണമാകുന്നു, CO2, CO, CXHY വാതകം എന്നിവ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. പ്രസക്തമായ ഗവേഷണങ്ങൾ അനുസരിച്ച്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ ട്രെയ്സ് വെള്ളത്തിൽ നിന്നാണ് H2 ന്റെ ഉത്പാദനം ഉണ്ടാകുന്നത്, എന്നാൽ പൊതു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ ജലത്തിന്റെ അളവ് ഏകദേശം 20 ¡Á 10-6 ആണ്, ഇത് H2 ന്റെ വിളവിന് വളരെ കുറവാണ്.

ഷാങ്ഹായ് ജിയോടോങ് യൂണിവേഴ്സിറ്റി വു കൈയുടെ പരീക്ഷണം ഗ്രാഫൈറ്റ് / NCM111 ന്റെ ബാറ്ററിയായി ഉപയോഗിച്ചു. ഉയർന്ന വോൾട്ടേജിൽ കാർബണേറ്റിന്റെ വിഘടനമാണ് H2 ന്റെ ഉറവിടം എന്ന നിഗമനത്തിലെത്തി. നിലവിൽ, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികളുടെ പ്രവർത്തനം നിർത്തലാക്കുന്നതിന് മൂന്ന് പരിഹാരങ്ങളുണ്ട്.

, ലായക സംവിധാനം; മൂന്നാമതായി, ബാറ്ററി പ്രോസസ്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ മെച്ചപ്പെടുത്തുക.