ලිතියම් අයන බැටරි ගැඹුරින් විශ්ලේෂණය කිරීමට හේතු

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

එහි ඉහළ ආයු කාලය නිසා, ලිතියම්-අයන බැටරිය බහුලව භාවිතා වන අතර, භාවිත කාලය දීර්ඝ වීමත් සමඟ, ඉදිමීමේ ගැටළුව, ආරක්ෂිත ක්‍රියාකාරිත්වය පරමාදර්ශී නොවන අතර සංසරණ දුර්වල වීම ද වඩාත් බරපතල වන අතර, ලිතියම් බැටරි ගැඹුර පර්යේෂණ විශ්ලේෂණය සහ මර්දනයට හේතු වේ. පර්යේෂණාත්මක පර්යේෂණ සහ සංවර්ධන අත්දැකීම් වලට අනුව, කතුවරයා ලිතියම් බැටරි ඇතිවීමට හේතු කාණ්ඩ දෙකකට බෙදා ඇත, එකක් බැටරියේ ඝණකම නිසා ඇතිවන ඉදිමීමයි (දෙවනුව, විද්‍යුත් විච්ඡේදක ද්‍රව ඔක්සිකරණයේ ඉදිමීම නිසා). විවිධ බැටරි පද්ධතිවල, බැටරි ඝනකමේ ප්‍රමුඛ සාධක වෙනස් වේ.

උදාහරණයක් ලෙස, ලිතියම් ටයිටනේට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ බැටරියේ, පිම්බීමේ ප්‍රධාන සාධක වන්නේ බෙරයයි; ග්‍රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ පද්ධතියේ, ධ්‍රැවයේ ඝණකම සහ ගෑස් සැපයුම් පනතේ පිම්බීමේ ඝණකම. පළමුව, ලිතියම් බැටරි භාවිතයේදී ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ධ්‍රැවයේ ඝණකම වෙනස් වන අතර, ඝනකමක් ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ධ්‍රැවයේ ඝණකම, විශේෂයෙන් ග්‍රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය වෙනස් වේ. පවතින දත්ත වලට අනුව, ලිතියම් බැටරිය බෙර වාදනයට නැඹුරු වන ඉහළ උෂ්ණත්ව ගබඩා කිරීම සහ සංසරණය සමත් වී ඇති අතර, ඝනකම වර්ධන වේගය 6% සිට 20% දක්වා පමණ වන අතර, එහිදී ධනාත්මක ධ්‍රැවීය ප්‍රසාරණ අනුපාතය 4% ක් පමණක් වන අතර සෘණ ප්‍රසාරණ අනුපාතය 20% කි.

ලිතියම් බැටරි වෙනස්කම්වල ඝණකම ඉදිමීමට මූලික හේතුව මිනිරන් වල සාරය මගින් බලපායි. සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ මිනිරන් LICX (LIC24, LiC12 සහ LIC6, ආදිය) සාදයි, සහ රේඛීය පරතරය වෙනස් වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ක්ෂුද්‍ර අභ්‍යන්තර ආතතිය ඇති වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් ප්‍රසාරණය වේ.

පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ ග්‍රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ තහඩුවේ ව්‍යුහය ස්ථානගත වී ඇති ආකාරය, ආරෝපණය සහ විසර්ජනය පිළිබඳ ක්‍රමානුකූල ව්‍යුහාත්මක සටහනකි. ග්‍රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ ප්‍රසාරණය ප්‍රධාන වශයෙන් සිදුවන්නේ අකාර්යක්ෂම ප්‍රසාරණය හේතුවෙනි. ප්‍රසාරණයේ මෙම කොටස ප්‍රධාන වශයෙන් අංශු ප්‍රමාණය, ඇලවුම් කාරකය සහ කණු පත්‍රයේ ව්‍යුහයට සම්බන්ධ වේ.

සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ ප්‍රසාරණය හරය විකෘති කිරීමට හේතු වන අතර, ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ප්‍රාචීරය අතර සෑදී ඇති අතර, සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අංශු ක්ෂුද්‍ර ඉරිතැලීමක් සාදයි, ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය අදියර අතුරුමුහුණත (SEI) පටලය කැඩී නැවත සංයෝජන වී, ඉලෙක්ට්‍රෝලය පරිභෝජනය කර, සංසරණ ක්‍රියාකාරිත්වය අඩාල කරයි. සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ධ්‍රැව වලට බලපාන සාධක රාශියක් ඇති අතර, මැලියම්වල ස්වභාවය සහ ධ්‍රැවීය පත්‍රයේ ව්‍යුහාත්මක පරාමිතීන් වඩාත් වැදගත් දෙකකි. ග්‍රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ බහුලව භාවිතා වන මැලියම් වර්ගය SBR වේ, විවිධ ඇලවුම් ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකය, විවිධ යාන්ත්‍රික ශක්තිය සහ තහඩුවේ ඝනකමට විවිධ බලපෑම් ඇත.

නිමාවන ආලේපනයෙන් පසු පෙරළීමේ බලය බැටරියේ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ තහඩුවේ ඝණකම මගින් ද බලපායි. එකම ආතතිය යටතේ, මැලියම්වල ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකය විශාල වන තරමට, ධ්‍රැවීයතා භෞතික රාක්ක කුඩා වේ, ආරෝපණය කිරීමේදී, Li + කාවැද්දීම හේතුවෙන්, ග්‍රැෆයිට් දැලිස් ප්‍රසාරණය; ඒ සමඟම, සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අංශු සහ SBR විරූපණය වීම හේතුවෙන්, අභ්‍යන්තර ආතතිය සම්පූර්ණයෙන්ම මුදා හරිනු ලැබේ, සෘණ ප්‍රසාරණ අනුපාතය තියුනු ලෙස ඉහළ නංවන්න, SBR ප්ලාස්ටික් විරූපණයේ අවධියේ පවතී. ප්‍රසාරණ අනුපාතයේ මෙම කොටස SBR හි ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකයට සම්බන්ධ වන අතර එමඟින් SBR හි ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකය විශාල වන අතර ශක්තිය වැඩි වන අතර ආපසු හැරවිය නොහැකි ප්‍රසාරණයේ ප්‍රසාරණය කුඩා වේ.

SBR ප්‍රමාණය නොගැලපෙන විට, ධ්‍රැවීය රෝලරය තද කළ විට පීඩනය වෙනස් වන අතර, පීඩන වෙනස ධ්‍රැවය මඟින් නිපදවන අවශේෂ ආතතියට හේතු වන අතර, අවශේෂ ආතතිය වැඩි වන අතර, එය පූර්ව භෞතික රාක්ක ප්‍රසාරණය, සම්පූර්ණ විදුලිය සහ හිස් බල ප්‍රසාරණ අනුපාතයට මග පාදයි; SBR අන්තර්ගතය අඩු වන තරමට, පෙරළීමේ පීඩනය කුඩා වන තරමට, භෞතික රාක්ක අඩු වන තරමට, පූර්ව විදුලියෙහි ප්‍රසාරණ අනුපාතය සහ හිස් විද්‍යුත් විච්ඡේදක අනුපාතය, සෘණ ප්‍රසාරණය කුඩා වන තරමට හරය විකෘති වීමට හේතු වේ, ලිතියම් මට්ටම ලිතියම් සහ Li + විසරණ අනුපාතයට බලපායි, එමඟින් බැටරි චක්‍ර ක්‍රියාකාරිත්වයට බරපතල බලපෑමක් ඇති කරයි. දෙවනුව, බැටරි වායුව නිසා ඇතිවන තොග බැටරියේ අභ්‍යන්තර වායු පරිභෝජනය බැටරි පිපිරීමට හේතු වන තවත් වැදගත් හේතුවකි, එය බැටරි උෂ්ණත්ව චක්‍රය, ඉහළ උෂ්ණත්ව චක්‍රය, ඉහළ උෂ්ණත්ව රාක්ක වේවා, එය විවිධ මට්ටමේ පිම්බෙන වායුව නිපදවයි. වත්මන් පර්යේෂණ ප්‍රතිඵලවලට අනුව, විද්‍යුත් හරයේ ඉදිමීමේ සාරය ඇති වන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝලය දිරාපත් වීමෙනි.

ඉලෙක්ට්‍රෝලය වියෝජනය වීමේ අවස්ථා දෙකක් තිබේ, එකක් විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ අපිරිසිදුකමකි, එනම් තෙතමනය සහ ලෝහ අපද්‍රව්‍ය වැනි විද්‍යුත් විච්ඡේදක තරලය දිරාපත් වීමට ඉඩ නොදෙන අතර අනෙක ආරෝපණය කිරීමේදී දිරාපත් වීමට හේතු වන විද්‍යුත් විච්ඡේදක තරලය ඉතා අඩු වීමයි. ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ ඉලෙක්ට්‍රෝන ලබා ගැනීමෙන් පසු EC, DEC වැනි ද්‍රාවක ජනනය වන අතර නිදහස් රැඩිකල් ප්‍රතික්‍රියා වල සෘජු ප්‍රතිවිපාක වන්නේ හයිඩ්‍රොකාබන, එස්ටර, ඊතර් සහ CO2 යනාදියයි. ලිතියම් බැටරි එකලස් කිරීම අවසන් වූ පසු, කලින් තීරණය කළ ක්‍රියාවලියේදී කුඩා වායු ප්‍රමාණයක් ජනනය වන අතර, මෙම වායූන් නොවැළැක්විය හැකි අතර, ඊනියා විද්‍යුත් හරය ආපසු හැරවිය නොහැකි ධාරිතාව අහිමි වීමේ ප්‍රභවය වේ. පළමු ආරෝපණ සහ විසර්ජන ක්‍රියාවලියේදී, ඉලෙක්ට්‍රෝන බාහිර පරිපථයෙන් පසු සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ විද්‍යුත් විච්ඡේදක ද්‍රාවණය සමඟ විද්‍යුත් විච්ඡේදක ද්‍රාවණයට ළඟා වී වායුවක් සාදයි.

මෙම ක්‍රියාවලියේදී, SEI ග්‍රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ මතුපිට මත සෑදී ඇති අතර, SEI හි ඝණකම වැඩි වීමත් සමඟ ඉලෙක්ට්‍රෝනවලට ඉලෙක්ට්‍රෝලය අඛණ්ඩ ඔක්සිකරණයට විනිවිද යාමට නොහැකිය. බැටරි ආයු කාලය තුළ, ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ හෝ ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ අපිරිසිදුකම් හෝ තෙතමනය ඇතිවීමට හේතුව නිසා අභ්‍යන්තර වායු පරිමාව ක්‍රමයෙන් වැඩි වේ. ඉලෙක්ට්‍රෝලය පැවතීම සඳහා බරපතල බැහැර කිරීමක් අවශ්‍ය වන අතර තෙතමනය පාලනය දැඩි නොවේ.

විද්‍යුත් විච්ඡේදක ද්‍රාවණයම දැඩි නොවන අතර බැටරි පැකට්ටුව ජලයට දැඩි ලෙස හඳුන්වා දී නොමැති අතර, කෝණික බෙදා හැරීම සිදු වන අතර, බැටරියේ අධික ලෙස සංසේචනය වීම බැටරියේ වායු නිෂ්පාදනය වේගවත් කරයි. වේගය, බැටරි ක්‍රියා විරහිත වීමට හේතු වේ. විවිධ පද්ධතිවල, බැටරි නිෂ්පාදනයේ ප්‍රමාණය වෙනස් වේ.

ග්‍රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ බැටරියේ, ගෑස් නිෂ්පාදනයට ප්‍රධාන වශයෙන් හේතුව SEI පටල සෑදීම, බැටරියේ තෙතමනය ඉක්මවා යාම සහ රසායනික ප්‍රවාහය අසාමාන්‍ය වීම, පැකේජය දුර්වල වීම සහ ලිතියම් ටයිටනේට් හි බැටරි ප්‍රතිදීප්ත අනුපාතයයි. NCM බැටරි පද්ධතිය වඩාත් බරපතල විය යුතුය. විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ ඇති අපද්‍රව්‍ය, තෙතමනය සහ ක්‍රියාවලීන්ට අමතරව, ග්‍රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයෙන් තවත් වෙනසක් වන්නේ ලිතියම් ටයිටනේට් ග්‍රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ බැටරියක් මෙන් විය නොහැකි වීමයි. එහි මතුපිට SEI පටලයක් සාදමින් එහි විද්‍යුත් විච්ඡේදක ප්‍රතික්‍රියාව වළක්වයි. ආරෝපණය සහ විසර්ජනය අතරතුර විද්‍යුත් විච්ඡේදනය සෑම විටම Li4Ti5O12 මතුපිට සමඟ සෘජුව ස්පර්ශ වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස Li4Ti5O12 ද්‍රව්‍යයේ මතුපිට අඛණ්ඩව අඩු වීමක් සිදු වන අතර එය Li4Ti5o12 බැටරි වායුව සෑදීමට මූලික හේතුව විය හැකිය.

වායුවේ ප්‍රධාන සංරචක වන්නේ H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8 යනාදියයි. ලිතියම් ටයිටනේට් වෙන වෙනම ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ ගිල්වූ විට, CO2 පමණක් නිපදවන අතර, NCM ද්‍රව්‍යයක් සහිත බැටරියක් සකස් කිරීමෙන් පසු, ජනනය වන වායූන් අතර H2, CO2, CO සහ වායුමය හයිඩ්‍රොකාබන කුඩා ප්‍රමාණයක් ඇතුළත් වන අතර, බැටරියෙන් පසුව, චක්‍රයේ පමණක් ආරෝපණය කර විසර්ජනය කරන විට, H2 ජනනය වන අතර, ජනනය වන වායුවේ H2 අන්තර්ගතය 50% ඉක්මවයි. මෙයින් ඇඟවෙන්නේ ආරෝපණය සහ විසර්ජනය අතරතුර H2 සහ CO වායුව ජනනය වන බවයි.

LIPF6 ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ පවතී: PF5 යනු ඉතා ප්‍රබල අම්ලයක් වන අතර එය කාබනේට් දිරාපත් වීමට පහසු වන අතර උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමත් සමඟ PF5 ප්‍රමාණය වැඩි කරයි. PF5 ඉලෙක්ට්‍රෝලය වියෝජනයට දායක වන අතර CO2, CO සහ CXHY වායුව නිපදවයි. අදාළ පර්යේෂණවලට අනුව, H2 නිෂ්පාදනය ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ ඇති අංශු මාත්‍ර ජලයෙන් ලබා ගන්නා නමුත්, සාමාන්‍ය ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ ඇති ජල ප්‍රමාණය 20 ¡Á 10-6 පමණ වන අතර, එය H2 අස්වැන්න සඳහා ඉතා අඩු අගයකි.

ෂැංහයි ජියාතොං විශ්ව විද්‍යාලයේ වූ කායිගේ අත්හදා බැලීම මිනිරන් / NCM111 සඳහා බැටරියක් ලෙස භාවිතා කරන ලදී. නිගමනය වූයේ H2 හි ප්‍රභවය අධි වෝල්ටීයතාවයක් යටතේ කාබනේට් වියෝජනය වීමයි. වර්තමානයේ, ලිතියම් ටයිටනේට් බැටරි මර්දනය සඳහා විසඳුම් තුනක් තිබේ.

, ද්‍රාවක පද්ධතිය; තෙවනුව, බැටරි ක්‍රියාවලි තාක්ෂණය වැඩිදියුණු කිරීම.