ലിഥിയം ബാറ്ററി ശേഷിയുടെ കാരണം എന്താണ്?

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

റിപ്പോർട്ടുകൾ പ്രകാരം, -20¡C താപനിലയിൽ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിയുടെ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി ഏകദേശം 31.5% മാത്രമാണ്. പരമ്പരാഗത ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി പ്രവർത്തന താപനില -20 ~ + 55 ¡ã C നും ഇടയിലാണ്.

എന്നാൽ എയ്‌റോസ്‌പേസ് വിഭാഗത്തിൽ, ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾക്ക് -40 ¡ã C ൽ ബാറ്ററി ശരിയായി പ്രവർത്തിക്കേണ്ടതുണ്ട്. അതിനാൽ, ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികളുടെ താഴ്ന്ന താപനില ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തേണ്ടത് വളരെ പ്രധാനമാണ്. താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിൽ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വിസ്കോസിറ്റി വർദ്ധിക്കുന്നു, ഭാഗികമായി ഖരീകരിക്കപ്പെട്ടാലും, ഇത് ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററിയുടെ കുറഞ്ഞ ചാലകതയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു.

ഇലക്ട്രോലൈറ്റും നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡും തമ്മിലുള്ള പൊരുത്തക്കേടും ഡയഫ്രവും കുറഞ്ഞ താപനിലയുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിൽ വഷളാകുന്നു. താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററിയുടെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് കഠിനമായി അവക്ഷിപ്തപ്പെട്ടു, അവക്ഷിപ്ത ലോഹ ലിഥിയം ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ചു, ഉൽപ്പന്ന നിക്ഷേപം ഒരു സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസ് (SEI) കട്ടിക്ക് കാരണമായി. കുറഞ്ഞ താപനിലയിലുള്ള ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ സജീവ പദാർത്ഥത്തിന്റെ ആന്തരിക വ്യാപന സംവിധാനം കുറയ്ക്കുന്നു, ചാർജ് ട്രാൻസ്ഫർ ഇം‌പെഡൻസ് (RCT) ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കുന്നു.

വിദഗ്ദ്ധ വീക്ഷണം 1: ഇലക്ട്രോലൈൻ ലായനി ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളുടെ താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനത്തെ ബാധിക്കുന്നു, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഘടനയും ഭൗതികവൽക്കരണ ഗുണങ്ങളും ബാറ്ററി താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനത്തെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കുന്നു. ബാറ്ററിയുടെ ഉപരിതലത്തിലെ പ്രശ്നം ഇതാണ്: ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വിസ്കോസിറ്റി വലുതായിത്തീരും, അയോൺ ചാലകത മന്ദഗതിയിലാകും, ഇത് ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിന്റെ ഇലക്ട്രോൺ മൈഗ്രേഷൻ വേഗതയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു, അതിനാൽ ബാറ്ററി ഗുരുതരമായി ധ്രുവീകരിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ചാർജും ഡിസ്ചാർജ് ശേഷിയും കുത്തനെ കുറയുന്നു. പ്രത്യേകിച്ച് താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, ലിഥിയം അയോണുകൾ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ലിഥിയം ഡെലിഗ്രാനുകൾ എളുപ്പത്തിൽ ഉണ്ടാക്കും, ഇത് ബാറ്ററിയുടെ പരാജയത്തിന് കാരണമാകുന്നു.

ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനം ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ സ്വന്തം ചാലകതയുടെ വലുപ്പവുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, വൈദ്യുതചാലകതയുടെ ട്രാൻസ്മിഷൻ അയോൺ വേഗതയുള്ളതാണ്, കൂടാതെ താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ കൂടുതൽ ശേഷി പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ ലിഥിയം ലവണങ്ങൾ കൂടുന്തോറും മൈഗ്രേഷനുകളുടെ എണ്ണം കൂടുന്തോറും ചാലകത വർദ്ധിക്കും. ഉയർന്ന വൈദ്യുതചാലകത, അയോൺ ചാലകത വേഗത കൂടുന്തോറും, ധ്രുവീകരണം കുറയുന്തോറും, കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ബാറ്ററിയുടെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടും.

അതിനാൽ, ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളുടെ താഴ്ന്ന താപനിലയിലെ മികച്ച പ്രകടനം കൈവരിക്കുന്നതിന് ഉയർന്ന ചാലകത ആവശ്യമായ ഒരു വ്യവസ്ഥയാണ്. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വൈദ്യുതചാലകത ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഘടനയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ലായകത്തിന്റെ വിസ്കോസിറ്റി ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വൈദ്യുതചാലകതയുടെ പാത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനാണ്. ലായകത്തിന്റെ താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ ലായകത്തിന്റെ ദ്രാവകത നല്ലതാണ്, അയോൺ ഗതാഗതത്തിന് ഇത് ഉറപ്പ് നൽകുന്നു, കൂടാതെ താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് രൂപപ്പെടുത്തുന്ന ഖര ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് മെംബ്രൺ ലിഥിയം അയോണിന്റെ ചാലകതയെ ബാധിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു താക്കോലാണ്, കൂടാതെ RSEI എന്നത് താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിൽ ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററിയുടെ ഒരു ഇറുകിയ പ്രതിരോധമാണ്.

വിദഗ്ദ്ധൻ 2: ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളുടെ താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള രുചി ഘടകങ്ങൾ താഴ്ന്ന താപനില, പുതിയ Li + ഡിഫ്യൂഷൻ ഇം‌പെഡൻസ് എന്നിവയാണ്, പക്ഷേ SEI ഫിലിം അല്ല. പാളികളുള്ള ഘടനയ്ക്ക് ഒരു ഏകമാന ലിഥിയം-അയൺ ഡിഫ്യൂഷൻ ചാനൽ ഉണ്ട്, ഇതിന് ത്രിമാന ചാനൽ ഘടന സ്ഥിരതയുണ്ട്, കൂടാതെ ആദ്യത്തെ വാണിജ്യ ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററി പോസിറ്റീവ് മെറ്റീരിയലുമാണ്. ഇതിന്റെ പ്രതിനിധി പദാർത്ഥങ്ങളിൽ LiCoO2, Li (CO1-XNIX) O2, Li (Ni, Co, Mn) O2, e എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.