Muhtasari wa Uchanganuzi wa Kushindwa na Utaratibu wa Hitilafu wa Betri ya Ioni ya Lithium

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

Kizazi na ukuaji wa filamu ya 1SEI iko katika mfumo wa betri ya lithiamu-ioni ya kibiashara, na sehemu ya kupoteza uwezo wa betri inatokana na athari ya upande kati ya grafiti na elektroliti ya kikaboni, na grafiti huguswa kwa urahisi kielektroniki na elektroliti hai ya ioni ya lithiamu, hasa Kiyeyushi ni vinyl carbonate (EC) na dimethyl carbonate (DMC). Wakati betri ya ioni ya lithiamu iko wakati wa malipo ya kwanza (hatua), elektroliti hasi na elektroliti ya ioni ya lithiamu ilitokea na elektroliti ya ioni ya lithiamu ilitokea na safu ya kiolesura thabiti cha elektroliti (SEI) huundwa kwenye uso wa grafiti, ambayo inaweza kusababisha sehemu ya uwezo usioweza kutenduliwa. Filamu ya SEI huhakikisha upitishaji wa ayoni huku ikilinda dutu tendaji, na kuzuia uthabiti wa utendakazi amilifu wa nyenzo amilifu ya betri huku ikizuia dutu inayotumika.

Hata hivyo, wakati wa mzunguko unaofuata wa betri, kwa kuwa upanuzi wa mara kwa mara na upunguzaji wa nyenzo za electrode husababisha tovuti mpya inayofanya kazi kufichua, hii inaweza kusababisha utaratibu wa kushindwa kwa kupoteza, yaani, uwezo wa betri hupungua mara kwa mara. Utaratibu huu wa kushindwa unaweza kuhusishwa na mchakato wa kupunguza electrochemical ya uso wa electrode, ambayo inaonyeshwa kama ongezeko la kuendelea la unene wa filamu ya SEI. Kwa hiyo, utafiti wa vipengele vya kemikali vya filamu ya SEI na morphology inaweza kuwa ya kina zaidi, sababu ya uwezo wa betri ya lithiamu-ioni na kupungua kwa nguvu.

Mchakato wa kuunda filamu ya SEI Katika miaka ya hivi karibuni, watafiti wamejaribu kuchunguza asili ya utando wa SEI kupitia majaribio ya kubomoa mifumo ya betri ndogo. Mchakato wa kutenganisha betri unafanywa kwenye sanduku la glavu ya aerosoli ya gesi ( <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.

Ingawa mbinu nyingi za majaribio zimetumika kuangazia filamu ya SEI, muundo halisi wa filamu ya SEI hukua kwenye betri hutumika kubainisha njia za hali ya juu zaidi na za moja kwa moja. Ugumu ni kwamba filamu ya SEI imechanganyika na aina mbalimbali za vitu kama vile kikaboni na isokaboni, na kiungo ni ngumu, na ni dhaifu sana na rahisi kukabiliana na mazingira. Ikiwa si sahihi, ni vigumu kupata taarifa za kweli za filamu ya SEI.

Unene wa filamu ya SEI ni mmenyuko wa kawaida wa vimelea wa kielektroniki, ambao una uhusiano wa karibu na kinetiki ya majibu, mchakato wa uhamishaji wa wingi, na jiometri ya muundo wa betri. Hata hivyo, mabadiliko ya filamu ya SEI haiongoi moja kwa moja kushindwa kwa uharibifu wa uharibifu, na uharibifu wake utasababisha tu ongezeko la joto la ndani la betri, ambalo linaweza kusababisha gesi ya mtengano, na joto kali litasababisha udhibiti wa joto. Katika FMMEA, malezi na ukuaji wa filamu ya SEI inachukuliwa kuwa utaratibu wa kupoteza, ambayo inaweza kusababisha betri kupunguza uwezo na kuongeza impedance ya ndani.

2 Lithium dendrites huzalisha, ikiwa betri inachajiwa haraka kwa msongamano wa sasa wa juu kuliko sasa iliyokadiriwa, na uso hasi huundwa kwa urahisi kuunda dendride ya lithiamu ya chuma. Fuwele hii ya dendritic ni rahisi kutoboa diaphragm, na kusababisha mzunguko mfupi ndani ya betri. Hali hii inaweza kusababisha kushindwa kwa uharibifu wa betri, na ni vigumu kutambua kabla ya betri ni ya muda mfupi.

Katika miaka ya hivi karibuni, watafiti wamesoma kiwango cha ukuaji wa lithiamu dendride na uhusiano kati ya kiwango cha ukuaji wa dendrites ya lithiamu na uwezo wa uenezaji wa ioni za lithiamu dendrites. Majaribio yanaonyesha kwamba ukuaji wa lithiamu delegra ni vigumu kutambua au kuchunguza katika mfumo kamili wa betri, na mtindo wa sasa ni mdogo kwa ukuaji wa dendrites za lithiamu chini ya mfumo mmoja. Katika mfumo wa majaribio, betri ya uwazi iliyojengwa kwa kioo cha quartz inaweza kuchunguza mchakato wa ukuaji wa dendrites za lithiamu katika situ.

Mtafiti wa Zhang Yuegono katika Suzhou Nanoteknolojia na Taasisi ya Utafiti ya Nano Bionic nchini mwangu amefichua mchakato wa uundaji wa teknolojia ya lithiamu dendrites (kama inavyoonyeshwa na video) katika teknolojia ya skanning darubini (SEM). Hata hivyo, katika mfumo wa betri ya lithiamu-ioni ya kibiashara, ni vigumu kufikia uchunguzi wa awali wa matawi ya lithiamu. Hali ya ulimwengu wote ni kutazama fuwele za tawi la lithiamu kwa kuvunja betri.

Hata hivyo, kwa sababu shughuli ya tawi la lithiamu ni ya juu sana, ni vigumu kuchambua maelezo ya kizazi. Zier na wengine. Inapendekezwa kuteka micrograms za elektroni kwa kupaka muundo wa electrode ili kuamua nafasi ya dendrites.

Ikiwa kabla ya mtengano wa betri, kizazi cha kioo cha tawi la lithiamu kimesababisha mzunguko mfupi wa ndani ndani, basi sehemu hii ya fuwele ya dendritic inaweza kuwa vigumu kuchunguza kwa sababu mapigo makubwa ya sasa ya mzunguko mfupi wa ndani yanaweza kusababisha fuwele la tawi la lithiamu. Ufungaji wa ndani wa kiwambo kidogo cha kiwambo unapendekeza kwamba nafasi ya ukuaji wa lithiamu dendrites, lakini sehemu hizi zinaweza kuwa na joto kupita kiasi au kusababishwa na uchafu wa uchafu wa chuma. Kwa hiyo, maendeleo zaidi ya mifano ya kushindwa kutabiri kuibuka kwa matawi ya lithiamu, na wakati huo huo, ni maana sana kujifunza maisha na uhusiano wa kushindwa chini ya hali tofauti za kazi.

3 uchavushaji wa chembe hai za nyenzo ni kutofautiana katika utoaji wa malipo ya haraka na kutokwa au electrode dutu kazi, nyenzo kazi ni kukabiliwa na poda au kugawanyika. Kwa ujumla, kama betri ni kupanuliwa, chembe micron ukubwa, dhiki ya ndani ya ion inaweza kuvunjwa. Ufa wa awali unaweza kuzingatiwa na SEM kwenye uso wa chembe za nyenzo zinazofanya kazi.

Kama upachikaji unaorudiwa wa ioni za lithiamu, nyufa hupanuka kila wakati, na kusababisha chembe kupasuka. Chembe za kupasuka zitafichua uso mpya wa kazi, na filamu ya SEI inatolewa kwenye uso mpya. Kwa utafiti na uchambuzi wa mkazo wa upachikaji wa ioni za lithiamu, muundo bora wa vifaa vya elektrodi vya betri.

Christensen na Newman et al. Ilitengeneza modeli ya mkazo ya awali ya lithiamu-ioni iliyopachikwa, na watafiti wengine wamepanua vifaa tofauti, na mofolojia ya kijiometri ya vifaa, na vifaa. Muundo wa mkazo uliopachikwa wa Ion utawezesha watafiti kubuni vitu amilifu zaidi.

Hata hivyo, upotevu wa uwezo na nguvu za chembe amilifu za nyenzo husomwa zaidi, na utaratibu wa kushindwa kwa mgawanyiko wa chembe unatabiriwa kwa kina kutabiri maisha ya betri za lithiamu-ion. Mabadiliko ya kiasi cha nyenzo za electrode pia inaweza kusababisha dutu ya kazi kupakuliwa na mtozaji wa sasa, ili sehemu hii ya dutu ya kazi haipatikani. Mchakato wa lithiamu ya inconed ya nyenzo hai hufuatana na uhamiaji wa ion na uhamiaji wa nje wa elektroni ndani ya betri.

Kwa kuwa elektroliti ni maboksi ya elektroniki, ions pekee zinaweza kutolewa. Mwenendo wa elektroni ni muhimu kwa mtandao wa conductive unaojengwa na uso wa electrode na wakala wa conductive. Mabadiliko ya mara kwa mara katika kiasi cha nyenzo za electrode inaweza kusababisha vitu vyenye kazi vya sehemu kutoka kwa mtandao wa conductive ili kuunda mfumo wa pekee, ambao haupatikani.

Mabadiliko haya katika muundo wa elektrodi yanaweza kupimwa kwa kupima njia kama vile porosity au eneo maalum la uso. Mchakato huu pia unaweza kusagwa kwa kusaga uso wa elektrodi kwa kutumia boriti ya ioni ya msingi (FIB), kwa kutumia SEM kufanya uchunguzi wa kimofolojia au mtihani wa tomografia ya X-ray kwa kutumia SEM. Nyenzo za si hasi za electrode husafishwa na kutengwa kutoka kwa mtandao wa conductive.

Kipengele chanya cha elektrodi amilifu cha dutu amilifu chanya ni oksidi ya mpito ya chuma, kama vile lithiamu cobaltate (LiMn2O4), au chumvi ya Lithiamu ya polyanate, fosfati ya chuma ya lithiamu (LifePo4). Dutu nyingi chanya amilifu ni mifumo ya athari iliyopachikwa, na mifumo yao ya mkazo na mifumo ya kushuka kwa uchumi inatokana zaidi na kuanguka kwa CHEMBE na maelezo ya dutu hai hapo juu. Filamu ya SEI pia inazalishwa na kuathiriwa na uso wa electrode nzuri, lakini uso wa electrode chanya ina uwezo mkubwa, na filamu yake ya SEI ni nyembamba sana na imara.

Kwa kuongeza, nyenzo nzuri za electrode pia huathirika na ushawishi wa kizazi cha ndani cha joto, hasa wakati betri inakabiliwa. Wakati wa malipo, electrolyte inakuwa imara chini ya shinikizo la juu, ambayo inasababisha electrolyte na dutu chanya ya electrode hai, ambayo husababisha joto la ndani la betri kuendelea kuongezeka, na nyenzo nzuri ya electrode hutoa oksijeni. Uboreshaji zaidi, unaosababisha kutodhibiti kwa hali ya joto, itasababisha uharibifu wa betri.

Nyenzo chanya za elektrodi zinazotokea wakati wa malipo ya awali zinaweza kuchambuliwa kwa kromatografia ya gesi ili kuchanganua au kugundua muundo wa nyenzo za elektrodi kwa muundo wa nyenzo za kugundua wigo wa X-ray. Hata hivyo, kwa sasa hakuna muundo wa kushindwa unaoweza kutabiri ndani ya betri kwa kufurika kwa gesi iliyochajiwa kupita kiasi. Muhtasari: Utaratibu wa kushindwa kwa betri ya lithiamu-ioni nyenzo chanya na hasi ya elektrodi ni muhimu kwa mtengano wa membrane ya SEI, utengenezaji wa fuwele zilizokabidhiwa za lithiamu au fuwele za shaba, poda ya chembe za nyenzo hai na gesi ya mtengano wa joto, n.k.

Miongoni mwao, kizazi cha derivatives ya lithiamu au wajumbe wa shaba, gesi ya mtengano wa nyenzo husababishwa kwa urahisi na mafuta ya nje ya udhibiti wa seli, na kusababisha mwako wa betri, na hata kulipuka. Kushindwa kwa betri za lithiamu-ioni huchambuliwa na hali ya kufifia, na utaratibu huo unaboreshwa kwa kuboresha nyenzo za betri, muundo, na kuboresha ubadilikaji wa mazingira, kuegemea na usalama wa betri. Kwa hiyo, kuna umuhimu muhimu sana wa mwongozo kwa ajili ya uzalishaji na matumizi ya vitendo ya betri.