லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் ஆழமான பகுப்பாய்விற்கான காரணங்கள்

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

அதன் அதிக ஆயுள் காரணமாக, லித்தியம்-அயன் பேட்டரி பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, பயன்பாட்டு நேரம் நீட்டிக்கப்படுவதால், வீக்கம், பாதுகாப்பு செயல்திறன் ஆகியவற்றின் சிக்கல் சிறந்தது அல்ல, மேலும் சுழற்சி குறைப்பு மிகவும் தீவிரமானது, இது லித்தியம் பேட்டரி ஆழ ஆராய்ச்சியின் பகுப்பாய்வு மற்றும் அடக்குதலை ஏற்படுத்துகிறது. சோதனை ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு அனுபவத்தின்படி, ஆசிரியர் லித்தியம் பேட்டரிகளுக்கான காரணங்களை இரண்டு பிரிவுகளாகப் பிரிக்கிறார், ஒன்று பேட்டரியின் தடிமனால் ஏற்படும் வீக்கம் (இரண்டாவதாக, மின்னாற்பகுப்பு திரவ ஆக்சிஜனேற்றத்தின் வீக்கம் காரணமாக). வெவ்வேறு பேட்டரி அமைப்புகளில், பேட்டரி தடிமனின் ஆதிக்க காரணிகள் வேறுபட்டவை.

உதாரணமாக, லித்தியம் டைட்டனேட் எதிர்மறை மின்முனை பேட்டரியில், வீக்கத்தின் முக்கிய காரணிகள் டிரம் ஆகும்; கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனை அமைப்பில், துருவ தடிமன் மற்றும் எரிவாயு விநியோக சட்டத்தின் வீக்கம் ஆகியவை. முதலாவதாக, லித்தியம் பேட்டரிகளைப் பயன்படுத்தும்போது மின்முனைக் கம்பத்தின் தடிமன் மாற்றப்படுகிறது, மேலும் தடிமன் கொண்ட மின்முனைக் கம்பத்தின் தடிமன், குறிப்பாக கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனை மாறுகிறது. தற்போதுள்ள தரவுகளின்படி, லித்தியம் பேட்டரி அதிக வெப்பநிலை சேமிப்பு மற்றும் சுழற்சியைக் கடந்துவிட்டது, இது டிரம்மிங்கிற்கு ஆளாகிறது, தடிமன் வளர்ச்சி விகிதம் சுமார் 6% முதல் 20% வரை உள்ளது, இதில் நேர்மறை துருவ விரிவாக்க விகிதம் 4% மட்டுமே, மற்றும் எதிர்மறை விரிவாக்க விகிதம் 20% ஆகும்.

லித்தியம் பேட்டரி மாற்றங்களின் தடிமன் வீங்குவதற்கான மூல காரணம் கிராஃபைட்டின் சாரத்தால் பாதிக்கப்படுகிறது. எதிர்மறை மின்முனை கிராஃபைட் LICX (LIC24, LiC12 மற்றும் LIC6, முதலியன) ஐ உருவாக்குகிறது, மேலும் நேரியல் இடைவெளி மாறுகிறது, இதன் விளைவாக நுண்ணிய உள் அழுத்தம் உருவாகிறது, இதன் விளைவாக எதிர்மறை மின்முனை விரிவடைகிறது.

கீழே உள்ள படம் கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனைத் தகட்டின் அமைப்பு, சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றம் ஆகியவற்றின் திட்டவட்டமான கட்டமைப்பு விளக்கப்படமாகும். கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனையின் விரிவாக்கம் முக்கியமாக பயனற்ற விரிவாக்கத்தால் ஏற்படுகிறது. விரிவாக்கத்தின் இந்தப் பகுதி முக்கியமாக துகள் அளவு, பிசின் முகவர் மற்றும் துருவத் தாளின் அமைப்புடன் தொடர்புடையது.

எதிர்மறை மின்முனையின் விரிவாக்கம் மையத்தை சிதைக்க காரணமாகிறது, மேலும் உதரவிதானத்திற்கு இடையில் மின்முனை உருவாகிறது, மேலும் எதிர்மறை மின்முனை துகள்கள் ஒரு மைக்ரோகிராக்கை உருவாக்குகின்றன, திட எலக்ட்ரோலைட் கட்ட இடைமுகம் (SEI) படம் உடைந்து மீண்டும் ஒன்றிணைந்து, எலக்ட்ரோலைட்டை உட்கொண்டு, சுழற்சி செயல்திறனைத் தடுக்கிறது. எதிர்மறை மின்முனை துருவங்களைப் பாதிக்கும் பல காரணிகள் உள்ளன, மேலும் பிசின் தன்மை மற்றும் துருவத் தாளின் கட்டமைப்பு அளவுருக்கள் இரண்டு மிக முக்கியமானவை. கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனையில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பிசின் SBR ஆகும், இது வெவ்வேறு பிசின் மீள் மாடுலஸ், வெவ்வேறு இயந்திர வலிமை மற்றும் தட்டின் தடிமனில் வெவ்வேறு விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது.

பூச்சு பூச்சுக்குப் பிறகு உருளும் விசையும் பேட்டரியில் உள்ள எதிர்மறை மின்முனைத் தகட்டின் தடிமனால் பாதிக்கப்படுகிறது. அதே அழுத்தத்தின் கீழ், பிசின் மீள் தன்மை கொண்ட தொகுதி பெரியதாக இருந்தால், துருவமுனைப்பு இயற்பியல் அலமாரி சிறியதாக இருக்கும், சார்ஜ் செய்யும் போது, ​​Li + உட்பொதித்தல் காரணமாக, கிராஃபைட் லேட்டிஸ் விரிவாக்கம்; அதே நேரத்தில், எதிர்மறை மின்முனை துகள்கள் மற்றும் SBR சிதைவு காரணமாக, உள் அழுத்தம் முழுமையாக வெளியிடப்படுகிறது, எதிர்மறை விரிவாக்க விகிதத்தை கூர்மையாக உயர்த்தவும், SBR பிளாஸ்டிக் சிதைவின் கட்டத்தில் உள்ளது. விரிவாக்க விகிதத்தின் இந்தப் பகுதி SBR இன் மீள் மட்டுவுடன் தொடர்புடையது, இது SBR இன் மீள் மட்டு மற்றும் வலிமையைப் பெரிதாக்குவதற்கும், மீளமுடியாத விரிவாக்கத்தின் சிறிய விரிவாக்கத்திற்கும் வழிவகுக்கிறது.

SBR இன் அளவு சீரற்றதாக இருக்கும்போது, ​​துருவ உருளை அழுத்தப்படும்போது அழுத்தம் வேறுபட்டிருக்கும், மேலும் அழுத்த வேறுபாடு துருவத்தால் உற்பத்தி செய்யப்படும் எஞ்சிய அழுத்தத்தை ஏற்படுத்துகிறது, மீதமுள்ள அழுத்தம் அதிகமாகும், இது முன்-இயற்பியல் அலமாரி விரிவாக்கம், முழு மின்சாரம் மற்றும் வெற்று சக்தி விரிவாக்க விகிதத்திற்கு வழிவகுக்கிறது; குறைவான SBR உள்ளடக்கம், உருட்டலின் அழுத்தம் சிறியது, குறைவான இயற்பியல் அலமாரிகள், முன்-மின்சாரத்தின் விரிவாக்க விகிதம் மற்றும் வெற்று எலக்ட்ரோகோசிடிஸ், சிறிய எதிர்மறை விரிவாக்கம் மையத்தை சிதைக்க காரணமாகிறது, எதிர்மறையை பாதிக்கிறது. லித்தியத்தின் அளவு லித்தியம் மற்றும் லி + பரவல் விகிதம், இதன் மூலம் பேட்டரி சுழற்சி செயல்திறனில் கடுமையான தாக்கத்தை உருவாக்குகிறது. இரண்டாவதாக, பேட்டரி வாயுவால் ஏற்படும் மொத்த பேட்டரியின் உள் வாயு உட்கொள்ளல் பேட்டரி வீங்குவதற்கு மற்றொரு முக்கிய காரணமாகும், அது பேட்டரி வெப்பநிலை சுழற்சி, அதிக வெப்பநிலை சுழற்சி, அதிக வெப்பநிலை அலமாரிகள் என எதுவாக இருந்தாலும், அது வெவ்வேறு அளவுகளில் வீங்கும் வாயுவை உருவாக்குகிறது. தற்போதைய ஆராய்ச்சி முடிவுகளின்படி, மின் மைய வீக்கத்தின் சாராம்சம் எலக்ட்ரோலைட்டின் சிதைவால் ஏற்படுகிறது.

எலக்ட்ரோலைட் சிதைவுக்கு இரண்டு வழக்குகள் உள்ளன, ஒன்று ஈரப்பதம் மற்றும் உலோக அசுத்தங்கள் போன்ற எலக்ட்ரோலைட்டின் மாசுபாடு, மின்னாற்பகுப்பு திரவத்தை சிதைக்க, மற்றொன்று மின்னாற்பகுப்பு திரவம் மிகவும் குறைவாக இருப்பதால், இது சார்ஜ் செய்யும் போது சிதைவை ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் எலக்ட்ரோலைட்டில் EC, DEC போன்ற கரைப்பான்கள் எலக்ட்ரான்களைப் பெற்ற பிறகு உருவாக்கப்படுகின்றன, மேலும் ஃப்ரீ ரேடிக்கல் எதிர்வினைகளின் நேரடி விளைவுகள் ஹைட்ரோகார்பன்கள், எஸ்டர்கள், ஈதர்கள் மற்றும் CO2 போன்றவை. லித்தியம் பேட்டரி அசெம்பிளி முடிந்ததும், முன்னரே தீர்மானிக்கப்பட்ட செயல்பாட்டின் போது ஒரு சிறிய அளவு வாயு உருவாக்கப்படுகிறது, மேலும் இந்த வாயுக்கள் தவிர்க்க முடியாதவை, மேலும் மின் மையத்தை மாற்ற முடியாத திறன் இழப்பு மூலமாகும். முதல் மின்னூட்டம் மற்றும் வெளியேற்ற செயல்முறையின் போது, ​​எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற சுற்றுக்குப் பிறகு எதிர்மறை மின்முனையின் மின்னாற்பகுப்பு கரைசலுடன் மின்னாற்பகுப்பு கரைசலை அடைந்து, ஒரு வாயுவை உருவாக்குகின்றன.

இந்தச் செயல்பாட்டில், கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனையின் மேற்பரப்பில் SEI உருவாகிறது, SEI இன் தடிமன் அதிகரிப்பதால், எலக்ட்ரான்கள் எலக்ட்ரோலைட்டின் தொடர்ச்சியான ஆக்சிஜனேற்றத்தை ஊடுருவ முடியாது. பேட்டரி ஆயுட்காலத்தின் போது, ​​எலக்ட்ரோலைட் அல்லது எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள அசுத்தங்கள் அல்லது ஈரப்பதத்தின் காரணமாக, உள் வாயு அளவு படிப்படியாக அதிகரிக்கும். எலக்ட்ரோலைட்டின் இருப்புக்கு கடுமையான விலக்கு தேவைப்படுகிறது, மேலும் ஈரப்பதக் கட்டுப்பாடு கண்டிப்பாக இல்லை.

மின்னாற்பகுப்பு கரைசல் கண்டிப்பானது அல்ல, மேலும் பேட்டரி பேக் தண்ணீரில் கண்டிப்பாக அறிமுகப்படுத்தப்படவில்லை, கோண விநியோகம் ஏற்படுகிறது, மேலும் பேட்டரியின் அதிகப்படியான பயன்பாடு பேட்டரியின் வாயு உற்பத்தியையும் துரிதப்படுத்தும். வேகம், பேட்டரி செயலிழப்புக்கு காரணமாகிறது. வெவ்வேறு அமைப்புகளில், பேட்டரி உற்பத்தியின் அளவு வேறுபட்டது.

கிராஃபைட் நெகட்டிவ் எலக்ட்ரோடு பேட்டரியில், வாயு உற்பத்திக்கான காரணம் முக்கியமாக SEI படலம் உருவாக்கம், பேட்டரியில் ஈரப்பதம் அதிகமாக இருப்பது, மற்றும் இரசாயன ஓட்டம் அசாதாரணமானது, தொகுப்பு மோசமாக உள்ளது மற்றும் லித்தியம் டைட்டனேட்டில் பேட்டரி ஃப்ளோரசன்ட் விகிதம் ஆகியவை ஆகும். NCM பேட்டரி அமைப்பு மிகவும் தீவிரமாக இருக்க வேண்டும். எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள அசுத்தங்கள், ஈரப்பதம் மற்றும் செயல்முறைகளுக்கு கூடுதலாக, கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனையிலிருந்து மற்றொரு வேறுபாடு என்னவென்றால், லித்தியம் டைட்டனேட் ஒரு கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனை பேட்டரியைப் போல இருக்க முடியாது, அதன் மேற்பரப்பில் ஒரு SEI படலத்தை உருவாக்கி, அதன் எலக்ட்ரோலைட் எதிர்வினையைத் தடுக்கிறது. சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றத்தின் போது எலக்ட்ரோலைட் எப்போதும் Li4Ti5O12 இன் மேற்பரப்புடன் நேரடியாக தொடர்பில் இருக்கும், இதன் விளைவாக Li4Ti5O12 பொருளின் மேற்பரப்பு தொடர்ந்து குறைகிறது, இது Li4Ti5o12 பேட்டரி வாயு உருவாவதற்கு மூல காரணமாக இருக்கலாம்.

வாயுவின் முக்கிய கூறுகள் H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, முதலியன. லித்தியம் டைட்டனேட்டை தனித்தனியாக எலக்ட்ரோலைட்டில் மூழ்கடிக்கும் போது, ​​CO2 மட்டுமே உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, மேலும் NCM பொருளைக் கொண்டு பேட்டரியைத் தயாரித்த பிறகு, உருவாக்கப்படும் வாயுக்களில் H2, CO2, CO மற்றும் ஒரு சிறிய அளவு வாயு ஹைட்ரோகார்பன்கள் அடங்கும், மேலும் பேட்டரிக்குப் பிறகு, சுழற்சியில் மட்டுமே சார்ஜ் செய்து வெளியேற்றும் போது, ​​H2 உருவாக்கப்படுகிறது, மேலும் உருவாக்கப்படும் வாயுவில், H2 உள்ளடக்கம் 50% ஐ விட அதிகமாகும். இது சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றத்தின் போது H2 மற்றும் CO வாயு உருவாக்கப்படும் என்பதைக் குறிக்கிறது.

LIPF6 எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ளது: PF5 என்பது மிகவும் வலுவான அமிலமாகும், இது கார்பனேட்டின் சிதைவை ஏற்படுத்துவது எளிது, மேலும் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது PF5 இன் அளவை அதிகரிக்கிறது. PF5 எலக்ட்ரோலைட் சிதைவுக்கு பங்களிக்கிறது, CO2, CO மற்றும் CXHY வாயுவை உருவாக்குகிறது. தொடர்புடைய ஆராய்ச்சியின்படி, H2 உற்பத்தி எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள சுவடு நீரிலிருந்து பெறப்படுகிறது, ஆனால் பொது எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள நீர் உள்ளடக்கம் சுமார் 20 ¡Á 10-6 ஆகும், இது H2 இன் மகசூலுக்கு மிகவும் குறைவு.

ஷாங்காய் ஜியாடோங் பல்கலைக்கழக வு கையின் பரிசோதனை கிராஃபைட் / NCM111 க்கான பேட்டரியாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. உயர் மின்னழுத்தத்தின் கீழ் கார்பனேட்டின் சிதைவுதான் H2 இன் மூல காரணம் என்று முடிவு செய்யப்பட்டது. தற்போது, ​​லித்தியம் டைட்டனேட் பேட்டரிகளை அடக்குவதற்கு மூன்று தீர்வுகள் உள்ளன.

, கரைப்பான் அமைப்பு; மூன்றாவதாக, பேட்டரி செயல்முறை தொழில்நுட்பத்தை மேம்படுத்துதல்.