ليتيم آئن بيٽري جي ناڪامي جي تجزيي ۽ خرابي جي ميڪانيزم جو جائزو

Awdur: Iflowpower - Proveedor de centrales eléctricas portátiles

1SEI فلم جي پيداوار ۽ واڌ هڪ ڪمرشل ليٿيم-آئن بيٽري سسٽم ۾ آهي، ۽ بيٽري جي گنجائش جي نقصان جو حصو گريفائٽ ۽ نامياتي اليڪٽرولائٽ جي وچ ۾ ضمني اثر مان آهي، ۽ گريفائٽ آساني سان اليڪٽرڪ ڪيميڪل طور تي ليٿيم آئن نامياتي اليڪٽرولائٽ سان رد عمل ڪري ٿو، خاص طور تي سالوينٽ ونائل ڪاربونيٽ (EC) ۽ ڊائي ميٿائل ڪاربونيٽ (DMC) آهي. جڏهن ليتيم آئن بيٽري پهرين چارجنگ (اسٽيج) دوران هوندي آهي، ته منفي اليڪٽرولائٽ ۽ ليتيم آئن اليڪٽرولائٽ پيدا ٿيندا آهن ۽ ليتيم آئن اليڪٽرولائٽ پيدا ٿيندو آهي ۽ گريفائٽ جي مٿاڇري ۾ مضبوط اليڪٽرولائٽ انٽرفيس (SEI) فلم جي هڪ پرت ٺهيل هوندي آهي، جيڪا ناقابل واپسي گنجائش جو هڪ حصو پيدا ڪري سگهي ٿي. ايس اي آءِ فلم رد عمل واري مادي جي حفاظت ڪندي آئنز جي منتقلي کي يقيني بڻائي ٿي، ۽ فعال مادي کي روڪڻ دوران بيٽري جي فعال مادي جي آپريشن جي استحڪام کي روڪي ٿي.

جڏهن ته، بيٽري جي ايندڙ چڪر دوران، ڇاڪاڻ ته اليڪٽرروڊ مواد جي مسلسل توسيع ۽ ڇڪتاڻ هڪ نئين فعال سائيٽ کي ظاهر ڪرڻ جو سبب بڻجندي آهي، اهو مسلسل نقصان جي ناڪامي جي ميڪانيزم جو سبب بڻجي سگهي ٿو، يعني، بيٽري جي گنجائش مسلسل گهٽجي ويندي آهي. هي ناڪامي جو طريقو اليڪٽرروڊ جي مٿاڇري جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل گھٽائڻ واري عمل سان منسوب ڪري سگهجي ٿو، جيڪو SEI فلم جي ٿولهه ۾ مسلسل واڌ جي طور تي ظاهر ڪيو ويندو آهي. تنهن ڪري، SEI فلم جي ڪيميائي حصن ۽ مورفولوجي جو مطالعو وڌيڪ کوٽائي سان ٿي سگهي ٿو، ليٿيم آئن بيٽري جي گنجائش ۽ طاقت جي گهٽتائي جو سبب.

SEI فلم ٺهڻ جو عمل تازن سالن ۾، محققن ننڍي بيٽري سسٽم جي ڊسمنٽ ڪرڻ جي تجربن ذريعي SEI جھلي جي نوعيت جو مطالعو ڪرڻ جي ڪوشش ڪئي آهي. بيٽري کي ڌار ڪرڻ جو عمل ايروسولڪ انرٽ گيس دستانو باڪس ۾ ڪيو ويندو آهي ( <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.

جيتوڻيڪ SEI فلم جي خاصيت لاءِ ڪيترائي ٽيسٽ طريقا استعمال ڪيا ويا آهن، SEI فلم جو اصل ماڊل بيٽري ۾ وڌندو آهي جيڪو وڌيڪ ترقي يافته ۽ سڌي طريقن سان خاصيت لاءِ استعمال ٿيندو آهي. مشڪل اها آهي ته SEI فلم مختلف قسمن جي شين جهڙوڪ نامياتي ۽ غير نامياتي سان پيچيده آهي، ۽ جزو پيچيده آهي، ۽ اهو تمام نازڪ ۽ ماحول کي جواب ڏيڻ ۾ آسان آهي. جيڪڏهن اهو غلط آهي، ته SEI فلم جي صحيح معلومات حاصل ڪرڻ ڏکيو آهي.

SEI فلم جو ٿلهو ٿيڻ هڪ عام اليڪٽرو ڪيميڪل پيراسائيٽڪ سائڊ ري ايڪشن آهي، جنهن جو رد عمل جي حرڪيات، ماس ٽرانسفر جي عمل، ۽ بيٽري جي ساخت جي جاميٽري سان ويجھو تعلق آهي. جڏهن ته، SEI فلم جي تبديلي سڌي طرح تباهي واري ناڪامي جي ناڪامي جو سبب نه بڻجندي آهي، ۽ ان جي سڙڻ سان صرف بيٽري جي اندروني گرمي پد ۾ اضافو ٿيندو، جيڪو نتيجي ۾ سڙڻ واري گئس جو سبب بڻجي سگهي ٿو، ۽ سخت گرمي حرارتي ڪنٽرول کان ٻاهر ٿي ويندي. FMMEA ۾، SEI فلم جي ٺهڻ ۽ واڌ کي نقصان جو طريقو سمجهيو ويندو آهي، جيڪو بيٽري جي گنجائش کي گهٽائڻ ۽ اندروني رڪاوٽ کي وڌائڻ جو سبب بڻجي سگهي ٿو.

2 ليٿيم ڊينڊرائٽ پيدا ٿين ٿا، جيڪڏهن بيٽري کي ان جي ريٽيڊ ڪرنٽ کان وڌيڪ ڪرنٽ کثافت تي تيزيءَ سان چارج ڪيو وڃي، ۽ منفي مٿاڇري آساني سان ڌاتو ليٿيم ڊينڊرائيڊ ٺاهڻ لاءِ ٺهيل هجي. هي ڊينڊريٽڪ ڪرسٽل ڊايافرام ۾ سوراخ ڪرڻ آسان آهي، جنهن جي ڪري بيٽري اندر شارٽ سرڪٽ ٿئي ٿو. هي صورتحال بيٽري جي تباهي جي ناڪامي جو سبب بڻجي سگهي ٿي، ۽ بيٽري جي شارٽ سرڪٽ ٿيڻ کان اڳ ان جو پتو لڳائڻ ڏکيو آهي.

تازن سالن ۾، محققن ليٿيم ڊينڊرائيڊ جي واڌ جي شرح ۽ ليٿيم ڊينڊرائيٽس جي واڌ جي شرح ۽ ليٿيم ڊينڊرائيٽس جي ليٿيم آئن جي پکيڙ جي صلاحيت جي وچ ۾ تعلق جو مطالعو ڪيو آهي. تجربن مان ظاهر ٿئي ٿو ته مڪمل بيٽري سسٽم ۾ ليٿيم ڊيليگرا جي واڌ کي ڳولڻ يا مشاهدو ڪرڻ ڏکيو آهي، ۽ موجوده ماڊل هڪ واحد سسٽم تحت ليٿيم ڊينڊرائيٽس جي واڌ تائين محدود آهي. تجرباتي نظام ۾، ڪوارٽز شيشي سان ٺهيل شفاف بيٽري ليٿيم ڊينڊرائيٽس جي واڌ جي عمل کي سيٽو ۾ ڏسي سگهي ٿي.

منهنجي ملڪ ۾ سوزو نانو ٽيڪنالاجي ۽ نانو بايونڪ ريسرچ انسٽيٽيوٽ ۾ ژانگ يوگونو محقق اسڪيننگ اليڪٽران مائڪروسڪوپ (SEM) ٽيڪنالاجي ۾ ليٿيم ڊينڊرائيٽس (جيئن وڊيو ۾ ڏيکاريل آهي) ٽيڪنالاجي جي ٺهڻ جي عمل کي ظاهر ڪيو آهي. جڏهن ته، ڪمرشل ليٿيم-آئن بيٽري سسٽم ۾، ليٿيم شاخن جو اصل مشاهدو حاصل ڪرڻ ڏکيو آهي. عالمگير صورتحال اها آهي ته بيٽري کي ختم ڪندي ان جي ليٿيم برانچ ڪرسٽل جو مشاهدو ڪيو وڃي.

جڏهن ته، ڇاڪاڻ ته ليٿيم شاخ جي سرگرمي تمام گهڻي آهي، ان ڪري نسل جي تفصيلن جو تجزيو ڪرڻ ڏکيو آهي. زيئر ۽ ٻيا. ڊينڊرائٽس جي پوزيشن کي طئي ڪرڻ لاءِ اليڪٽرروڊ جي جوڙجڪ کي رنگ ڪندي اليڪٽرروڊ اليڪٽران مائڪروگرام ڪڍڻ جي تجويز.

جيڪڏهن بيٽري ختم ٿيڻ کان اڳ، ليٿيم برانچ ڪرسٽل جي پيداوار اندروني شارٽ سرڪٽ جو سبب بڻيل آهي، ته پوءِ ڊينڊريٽڪ ڪرسٽل جي هن حصي جو مشاهدو ڪرڻ ڏکيو ٿي سگهي ٿو ڇاڪاڻ ته اندروني شارٽ سرڪٽ جي وڏي نبض جي وهڪري ليٿيم برانچ ڪرسٽلائيزيشن جو سبب بڻجي سگهي ٿي. ڊايافرام جي مقامي مائڪروپورس بندش مان ظاهر ٿئي ٿو ته ليٿيم ڊينڊرائيٽس جي ممڪن واڌ جي پوزيشن، پر اهي حصا جزوي طور تي گرم ٿي سگهن ٿا يا ڌاتو جي نجاست جي آلودگي جي ڪري ٿي سگهن ٿا. تنهن ڪري، ليتيم شاخن جي ظهور جي اڳڪٿي ڪرڻ لاءِ ناڪامي ماڊلز جي وڌيڪ ترقي، ۽ ساڳئي وقت، مختلف ڪم ڪندڙ حالتن ۾ زندگي ۽ ناڪامي جي رشتي جو مطالعو ڪرڻ تمام گهڻو معنيٰ خيز آهي.

3. تيز چارج ۽ ڊسچارج يا اليڪٽرروڊ فعال مادو جي ورڇ ۾ فعال مادي ذرڙن جي پوليائيزيشن غير مساوي آهي، فعال مواد پائوڊر يا ٽڪراءَ جو شڪار آهي. عام طور تي، جيئن بيٽري کي وڌايو ويندو آهي، مائڪرون جي سائيز جا ذرڙا، آئن جو اندروني دٻاءُ ٽٽي سگهي ٿو. شروعاتي شگاف کي فعال مادي ذرڙن جي مٿاڇري تي SEM ذريعي ڏسي سگهجي ٿو.

جيئن ليٿيم آئنز جي بار بار داخل ٿيڻ سان، دراڙ مسلسل وڌندا رهن ٿا، جنهن جي نتيجي ۾ ذرڙا ٽٽندا رهن ٿا. ڦاٽندڙ ذرڙا نئين فعال مٿاڇري کي ظاهر ڪندا، ۽ نئين مٿاڇري تي SEI فلم پيدا ٿيندي. ليٿيم آئن ايمبيڊنگ اسٽريس جي تحقيق ۽ تجزيي ذريعي، بيٽري اليڪٽروڊ مواد کي بهتر ڊيزائن ڪيو ويندو آهي.

ڪرسٽنسن ۽ نيومن وغيره. شروعاتي ليٿيم-آئن ايمبيڊڊ اسٽريس ماڊل تيار ڪيو، ۽ ٻين محققن مختلف مواد، ۽ مواد جي جاميٽري مورفولوجي، ۽ مواد کي وڌايو آهي. آئن ايمبيڊڊ اسٽريس ماڊل محققن کي وڌيڪ فعال مادو ڊزائين ڪرڻ ۾ سهولت فراهم ڪندو.

جڏهن ته، فعال مادي ذرڙن جي گنجائش ۽ طاقت جي نقصان جو وڌيڪ مطالعو ڪيو ويو آهي، ۽ ذرڙن جي ٽڪراءَ جي ناڪامي جي ميڪانيزم کي جامع طور تي پيش ڪيو ويو آهي ته جيئن ليٿيم-آئن بيٽرين جي زندگي جي اڳڪٿي ڪري سگهجي. اليڪٽرروڊ مواد جي حجم ۾ تبديلي پڻ فعال مادو کي موجوده ڪليڪٽر سان لوڊ ڪرڻ جو سبب بڻجي سگهي ٿي، جنهن جي ڪري فعال مادو جو هي حصو دستياب نه رهي. فعال مواد جي انڪونڊ ليٿيم عمل سان گڏ بيٽري اندر آئن جي منتقلي ۽ ٻاهرين اليڪٽران جي منتقلي ٿيندي آهي.

جيئن ته اليڪٽرولائيٽ اليڪٽرانڪ طور تي موصل ٿيل آهي، صرف آئن کي فراهم ڪري سگهجي ٿو. اليڪٽرانن جو چالڪ، چالڪ ايجنٽ پاران اليڪٽرروڊ جي مٿاڇري تي ٺهيل چالڪ نيٽ ورڪ لاءِ اهم آهي. اليڪٽرروڊ مواد جي مقدار ۾ بار بار تبديلين جي نتيجي ۾ ڪنڊڪٽو نيٽ ورڪ مان جزوي فعال مادا هڪ الڳ ٿيل نظام ٺاهي سگهن ٿا، جيڪو دستياب ناهي.

اليڪٽرروڊ جي جوڙجڪ ۾ هي تبديلي ڪنهن طريقي سان ماپي سگهجي ٿي جهڙوڪ پورسيٽي يا مخصوص مٿاڇري واري علائقي کي. هن عمل کي فوڪل آئن بيم (FIB) استعمال ڪندي اليڪٽرروڊ جي مٿاڇري کي ملنگ ڪندي، SEM استعمال ڪندي مورفولوجيڪل مشاهدو ڪرڻ يا SEM استعمال ڪندي ايڪس ري ٽوموگرافي ٽيسٽ ڪرڻ سان پڻ ملائي سگهجي ٿو. سي منفي اليڪٽرروڊ مواد کي صاف ڪيو ويندو آهي ۽ ڪنڊڪٽو نيٽ ورڪ کان الڳ ڪيو ويندو آهي.

مثبت اليڪٽرروڊ فعال مادو جو مثبت اليڪٽرروڊ فعال مادو گهڻو ڪري منتقلي ڌاتو آڪسائيڊ آهي، جهڙوڪ ليٿيم ڪوبالٽيٽ (LiMn2O4)، يا پوليانيٽ ليٿيم لوڻ، ليٿيم آئرن فاسفيٽ (LifePo4). گھڻا مثبت فعال مادا ايمبيڊڊ ري ايڪشن ميڪانيزم آهن، ۽ انهن جا دٻاءُ ميڪانيزم ۽ کساد بازاري ميڪانيزم گهڻو ڪري گرينولز جي زوال ۽ مٿي ڏنل فعال مادن جي وضاحت جي ڪري آهن. SEI فلم پڻ مثبت اليڪٽرروڊ جي مٿاڇري کان پيدا ٿئي ٿي ۽ متاثر ٿئي ٿي، پر مثبت اليڪٽرروڊ جي مٿاڇري ۾ تمام گهڻي صلاحيت آهي، ۽ ان جي SEI فلم تمام پتلي ۽ مستحڪم آهي.

ان کان علاوه، مثبت اليڪٽرروڊ مواد اندروني گرمي جي پيداوار جي اثر لاءِ پڻ حساس آهي، خاص طور تي جڏهن بيٽري اوور چيئر هجي. چارج جي وقت، اليڪٽرولائٽ تيز دٻاءُ هيٺ غير مستحڪم ٿي ويندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ هڪ اليڪٽرولائٽ ۽ مثبت اليڪٽرولائيڊ فعال مادو پيدا ٿيندو آهي، جنهن جي ڪري بيٽري جو اندروني گرمي پد وڌندو رهندو آهي، ۽ مثبت اليڪٽرولائيڊ مواد آڪسيجن ڇڏيندو آهي. وڌيڪ اپ گريڊ، جنهن جي نتيجي ۾ ٿرمل ڪنٽرول کان ٻاهر ٿي ويندو، اهو بيٽري جي تباهي جو سبب بڻجندو.

پري چارج دوران ٿيندڙ مثبت اليڪٽرروڊ مواد کي گئس ڪروميٽوگرافي ذريعي تجزيو ڪري سگهجي ٿو ته جيئن ايڪس ري اسپيڪٽرم جي ڳولا اليڪٽرروڊ مواد جي جوڙجڪ ذريعي اليڪٽرروڊ مواد جي جوڙجڪ جو تجزيو يا پتو لڳائي سگهجي. جڏهن ته، في الحال ڪو به ناڪامي ماڊل موجود ناهي جيڪو اوور چارج ٿيل گئس اوور فلو ذريعي بيٽري جي اندر جي اڳڪٿي ڪري سگهي. خلاصو: ليٿيم-آئن بيٽري جي مثبت ۽ منفي اليڪٽروڊ مواد جي ناڪامي ميڪانيزم موڊ SEI جھلي جي سڙڻ، ليٿيم ڊيليگيٽڊ ڪرسٽل يا ڪاپر پرائن ڪرسٽل جي پيداوار، فعال مادي ذرڙن جي پائوڊر ۽ گرمي جي سڙڻ واري گئس وغيره لاءِ اهم آهي.

انهن مان، ليٿيم ڊيريويٽيوز يا ڪاپر ڊيليگٿس جي پيداوار، مادي سڙڻ واري گئس آساني سان سيل جي حرارتي ڪنٽرول کان ٻاهر ٿيڻ جي ڪري ٿيندي آهي، جنهن جي ڪري بيٽري جو جلڻ، ۽ اڃا تائين ڌماڪو ٿيندو آهي. ليٿيم آئن بيٽرين جي ناڪامي جو تجزيو فيڊ موڊ ذريعي ڪيو ويندو آهي، ۽ بيٽري جي مواد، بناوت کي بهتر بڻائي، ۽ بيٽري جي ماحولياتي موافقت، اعتبار ۽ حفاظت کي بهتر بڻائي ميڪانيزم کي بهتر بڻايو ويندو آهي. تنهن ڪري، بيٽري جي پيداوار ۽ عملي استعمال لاءِ هڪ تمام اهم رهنمائي جي اهميت آهي.