لىتىي ئىئون باتارېيەسىنىڭ مەغلۇبىيىتىنى تەھلىل قىلىش ۋە خاتالىق مېخانىزىمى

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Proveïdor de centrals portàtils

1SEI پىلاستىنكىسىنىڭ پەيدا بولۇشى ۋە ئۆسۈشى سودا لىتىي ئىئونلۇق باتارېيە سىستېمىسىدا بولۇپ ، باتارېيەنىڭ سىغىمچانلىقى گرافت بىلەن ئورگانىك ئېلېكترولىت ئوتتۇرىسىدىكى ئەكىس تەسىردىن كېلىدۇ ، گرافت لىتىي ئىئونى ئورگانىك ئېلېكترولىت بىلەن ئاسانلا ئېلېكتر خىمىيىلىك رېئاكسىيە قىلىنىدۇ ، بولۇپمۇ ئېرىتكۈچى ۋىنىل كاربونات (EC) ۋە دىمېتىل كاربونات (DMC). لىتىي ئىئونلۇق باتارېيەسى تۇنجى توك قاچىلاش (باسقۇچ) مەزگىلىدە بولغاندا ، مەنپىي ئېلېكترولىت ۋە لىتىي ئىئون ئېلېكترولىت پەيدا بولۇپ ، لىتىي ئىئون ئېلېكترولىت پەيدا بولۇپ ، گرافت يۈزىدە بىر قەۋەت قاتتىق ئېلېكترولىت كۆرۈنمە يۈزى (SEI) ھاسىل بولىدۇ ، بۇ ئەسلىگە كەلتۈرگىلى بولمايدىغان ئىقتىدارنىڭ بىر قىسمىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. SEI پىلاستىنكىسى ئاكتىپ ماددىلارنى قوغداش بىلەن بىللە ئىئوننىڭ تارقىلىشىغا كاپالەتلىك قىلىدۇ ، ھەمدە ئاكتىپ ماددىنىڭ ئالدىنى ئېلىش بىلەن بىللە ، باتارېيە ئاكتىپ ماتېرىيالىنىڭ ئاكتىپ ماتېرىيال مەشغۇلاتىنىڭ مۇقىملىقىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ.

قانداقلا بولمىسۇن ، باتارېيەنىڭ كېيىنكى دەۋرىيلىكىدە ، ئېلېكترود ماتېرىيالىنىڭ توختىماي كېڭىيىشى ۋە تارىيىشى يېڭى ئاكتىپ تور بېكەتنىڭ ئاشكارىلىنىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدىغان بولغاچقا ، بۇ ئۇدا زىيان يوقىتىش مېخانىزمىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، يەنى باتارېيەنىڭ سىغىمى ئۇدا تۆۋەنلەيدۇ. بۇ مەغلۇبىيەت مېخانىزمىنى ئېلېكترود يۈزىنىڭ ئېلېكتىرو خىمىيىلىك ئازايتىش جەريانىغا باغلاشقا بولىدۇ ، بۇ SEI پەردىسىنىڭ قېلىنلىقىنىڭ ئۇدا ئۆسۈشى بىلەن ئىپادىلىنىدۇ. شۇڭلاشقا ، SEI پىلاستىنكا خىمىيىلىك زاپچاسلىرى ۋە مورفولوگىيە تەتقىقاتى تېخىمۇ چوڭقۇرلاپ ، لىتىي ئىئونلۇق باتارېيەنىڭ سىغىمى ۋە توكنىڭ تۆۋەنلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.

SEI پىلاستىنكا ياساش جەريانى يېقىنقى يىللاردىن بۇيان ، تەتقىقاتچىلار كىچىك باتارېيە سىستېمىسىنى پارچىلاش تەجرىبىسى ئارقىلىق SEI پەردىسىنىڭ ماھىيىتىنى تەتقىق قىلىشقا ئۇرۇندى. ئاككۇمۇلياتورنى چۇۋۇش جەريانى ئاۋىئاتسىيە ئىنېرت گازى پەلەي ساندۇقىدا ئېلىپ بېرىلىدۇ ( <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.

گەرچە SEI فىلىمىنى خاراكتېرلەندۈرۈش ئۈچۈن نۇرغۇن سىناق ئۇسۇللىرى قوللىنىلغان بولسىمۇ ، ئەمما SEI فىلىمىنىڭ باتارېيەدە ئۆسىدىغان ئەمەلىي مودېلى تېخىمۇ ئىلغار ۋە بىۋاسىتە ئۇسۇللارنى تەسۋىرلەشكە ئىشلىتىلىدۇ. قىيىنچىلىق شۇكى ، SEI فىلىمى ئورگانىك ۋە ئانئورگانىك قاتارلىق ھەر خىل ماددىلار بىلەن مۇرەككەپ ، تەركىبلىرى مۇرەككەپ ، ئۇ ئىنتايىن نازۇك ۋە مۇھىتقا ئىنكاس قايتۇرۇش ئاسان. ناۋادا نامۇۋاپىق بولسا ، SEI فىلىمىنىڭ ھەقىقىي ئۇچۇرىغا ئېرىشىش تەس.

SEI پەردىسىنىڭ قېلىنلىشىشى تىپىك ئېلېكتىرو خىمىيىلىك پارازىت يان رېئاكسىيە بولۇپ ، رېئاكسىيە ھەرىكەتلىرى ، ئاممىۋى يۆتكىلىش جەريانى ۋە باتارېيەنىڭ قۇرۇلما گېئومېتىرىيىسى بىلەن قويۇق مۇناسىۋىتى بار. قانداقلا بولمىسۇن ، SEI پەردىسىنىڭ ئۆزگىرىشى بۇزغۇنچىلىق مەغلۇبىيىتىنى بىۋاسىتە كەلتۈرۈپ چىقارمايدۇ ، ئۇنىڭ پارچىلىنىشى پەقەت باتارېيەنىڭ ئىچكى تېمپېراتۇرىسىنىڭ ئۆرلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، بۇ ئۆز نۆۋىتىدە پارچىلىنىش گازىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، قاتتىق ئىسسىقلىق ئىسسىقلىقنىڭ كونتروللۇقىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. FMMEA دا ، SEI فىلىمىنىڭ شەكىللىنىشى ۋە ئۆسۈشى زىيان مېخانىزمى دەپ قارىلىدۇ ، بۇ باتارېيەنىڭ سىغىمىنى تۆۋەنلىتىپ ، ئىچكى توسالغۇنى ئاشۇرۇۋېتىدۇ.

2 لىتىي دېندرىت ھاسىل قىلىدۇ ، ئەگەر باتارېيە توكنىڭ قويۇقلۇقىدىن يۇقىرى توكقا تېز زەرەتلەنسە ، مەنپىي يۈزى ئاسانلا شەكىللىنىپ مېتال لىتىي داندرىد ھاسىل قىلىدۇ. بۇ ھەزىم قىلىش خاراكتېرلىك خرۇستال دىئافراگمىنى تېشىپ ، باتارېيە ئىچىدە قىسقا توك يولىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. بۇ ئەھۋال بەلكىم باتارېيەنىڭ بۇزۇلۇشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن ، باتارېيەنىڭ توك يولى قىسقا بولۇشتىن بۇرۇن بايقاش تەس.

يېقىنقى يىللاردىن بۇيان ، تەتقىقاتچىلار لىتىي دېندرىدنىڭ ئۆسۈش سۈرئىتى ۋە لىتىي دېندرىتنىڭ ئۆسۈش سۈرئىتى بىلەن لىتىي ئىئوننىڭ تارقىلىش ئىقتىدارى ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەتنى تەتقىق قىلدى. تەجرىبە شۇنى ئىسپاتلىدىكى ، لىتىي ۋەكىللىرىنىڭ ئۆسۈشىنى تولۇق باتارېيە سىستېمىسىدا بايقاش ياكى كۆزىتىش تەس ، ھازىرقى مودېل پەقەت بىر سىستېما ئاستىدا لىتىي داندرىتنىڭ ئۆسۈشى بىلەنلا چەكلىنىدۇ. تەجرىبە سىستېمىسىدا ، كۋارتس ئەينەك ئارقىلىق ياسالغان سۈزۈك باتارېيە لىتىي دېندرىتلارنىڭ ئۆسۈپ يېتىلىش جەريانىنى دەل جايىدا كۆزىتەلەيدۇ.

سۇجۇ نانو تېخنىكىسى ۋە نانو بىئونىك تەتقىقات ئورنىدىكى جاڭ يۆگونو تەتقىقاتچىسى سىكانېرلاش ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (SEM) تېخنىكىسىدا لىتىي دېندرىت (سىندا كۆرسىتىلگەندەك) تېخنىكىنىڭ شەكىللىنىش جەريانىنى ئاشكارىلىدى. قانداقلا بولمىسۇن ، سودا لىتىي ئىئونلۇق باتارېيە سىستېمىسىدا لىتىي شاخلىرىنى ئەسلى كۆزىتىشنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش تەس. ئومۇمىي ئەھۋال باتارېيەنى چۇۋۇش ئارقىلىق ئۇنىڭ لىتىي شاخ كىرىستاللىرىنى كۆزىتىش.

قانداقلا بولمىسۇن ، لىتىي شاخنىڭ پائالىيىتى ئىنتايىن يۇقىرى بولغاچقا ، ئەۋلادلارنىڭ تەپسىلاتلىرىنى تەھلىل قىلىش تەس. Zier et al. ئېلېكترود قۇرۇلمىسىنى بوياش ئارقىلىق ئېلېكترود ئېلېكترونلۇق مىكروگرامما سىزىشنى تەۋسىيە قىلىپ ، دانىخورەكنىڭ ئورنىنى ئېنىقلايدۇ.

ئەگەر باتارېيە پارچىلىنىشتىن ئىلگىرى ، لىتىي شاخ كىرىستالنىڭ پەيدا بولۇشى ئىچكى قىسقا توك يولىنى كەلتۈرۈپ چىقارغان بولسا ، ئۇنداقتا ھەزىم قىلىش خاراكتېرلىك كىرىستالنىڭ بۇ قىسمىنى كۆزىتىش تەس بولۇشى مۇمكىن ، چۈنكى ئىچكى قىسقا توك يولىنىڭ غايەت زور تومۇر ئېقىمى لىتىي شاخ كىرىستاللىقىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن. دىئافراگمانىڭ يەرلىك مىكرو مىقدارلىق يېپىلىشى لىتىي دېندرىتنىڭ ئۆسۈش ئېھتىماللىقىنىڭ بارلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ ، ئەمما بۇ زاپچاسلار قىسمەن قىزىپ كېتىشى ياكى مېتال نىجاسەت بۇلغىنىشىدىن كېلىپ چىقىشى مۇمكىن. شۇڭلاشقا ، لىتىي شاخلىرىنىڭ پەيدا بولىدىغانلىقىنى ئالدىن پەرەز قىلىش مەغلۇبىيەت ئەندىزىسىنى يەنىمۇ تەرەققىي قىلدۇرۇش ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ، ئوخشىمىغان خىزمەت شارائىتىدا ھايات ۋە مەغلۇبىيەت مۇناسىۋىتىنى تەتقىق قىلىش تولىمۇ ئەھمىيەتلىك.

3 تېز زەرەتلەش ۋە قويۇپ بېرىش ياكى ئېلېكترود ئاكتىپ ماددىلارنىڭ تارقىلىشىدا ئاكتىپ ماتېرىيال زەررىچىلىرىنىڭ چاڭلىشىشى تەكشى ئەمەس ، ئاكتىپ ماتېرىيال ئاسانلا پاراشوك ياكى پارچىلىنىدۇ. ئادەتتە ، باتارېيەنىڭ ئۇزىرىشىغا ئەگىشىپ ، مىكرو چوڭلۇقتىكى زەررىچىلەر ، ئىئوننىڭ ئىچكى بېسىمى بۇزۇلۇشى مۇمكىن. دەسلەپكى يېرىلىشنى SEM ئاكتىپ ماددى زەررىچىلىرى يۈزىدە كۆرەلەيدۇ.

لىتىي ئىئونىنىڭ قايتا-قايتا قىستۇرۇلۇشىغا ئەگىشىپ ، يېرىقلار توختىماي كېڭىيىپ ، زەررىچىلەر يېرىلىپ كېتىدۇ. يېرىلغان زەررىچىلەر يېڭى ئاكتىپ يۈزنى ئاشكارىلايدۇ ، SEI پىلاستىنكىسى يېڭى يۈزىدە ھاسىل بولىدۇ. لىتىي ئىئونى سىڭدۈرۈش بېسىمىنى تەتقىق قىلىش ۋە ئانالىز قىلىش ئارقىلىق ، باتارېيە ئېلېكترود ماتېرىياللىرىنى تېخىمۇ ياخشى لايىھىلەش.

كرىستېنسېن ۋە نيۇمان قاتارلىقلار. دەسلەپكى لىتىي ئىئون سىڭدۈرۈلگەن بېسىم ئەندىزىسىنى تەرەققىي قىلدۇردى ، باشقا تەتقىقاتچىلار ئوخشىمىغان ماتېرىياللارنى كېڭەيتتى ، ماتېرىيال ۋە ماتېرىياللارنىڭ گېئومېتىرىيەلىك مورفولوگىيىسى. Ion قىستۇرۇلغان بېسىم ئەندىزىسى تەتقىقاتچىلارنىڭ تېخىمۇ ئاكتىپ ماددىلارنى لايىھىلەشكە قۇلايلىق يارىتىدۇ.

قانداقلا بولمىسۇن ، ئاكتىپ ماددى زەررىچىلىرىنىڭ سىغىمى ۋە كۈچىنىڭ يوقىلىشى تېخىمۇ تەتقىق قىلىنىپ ، زەررىچە پارچىلىنىشنىڭ مەغلۇب بولۇش مېخانىزمى لىتىي ئىئونلۇق باتارېيەنىڭ ئۆمرىنى ئالدىن مۆلچەرلەيدۇ. ئېلېكترود ماتېرىيالىنىڭ ئاۋاز ئۆزگىرىشىمۇ ئاكتىپ ماددىنىڭ نۆۋەتتىكى يىغىپ ساقلىغۇچى بىلەن چۈشۈرۈلۈشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، بۇنداق بولغاندا ئاكتىپ ماددىنىڭ بۇ قىسمى تېپىلمايدۇ. ئاكتىپ ماتېرىيالنىڭ ماسلاشمىغان لىتىي جەريانى باتارېيە ئىچىدىكى ئىئون كۆچۈش ۋە تاشقى ئېلېكترون كۆچۈش بىلەن بىللە بولىدۇ.

ئېلېكترولىت ئېلېكترونلۇق يېپىق بولغاچقا ، پەقەت ئىئوننىلا تەمىنلىگىلى بولىدۇ. ئېلېكترونلارنىڭ ئۆتكۈزۈشى ئېلېكتر قۇتۇبى يۈزىدە ئۆتكۈزگۈچ ۋاكالەتچى تەرىپىدىن ياسالغان ئۆتكۈزگۈچ تورى ئۈچۈن ئىنتايىن مۇھىم. ئېلېكترود ماتېرىيالىنىڭ ھەجىمىنىڭ دائىم ئۆزگىرىشى ئۆتكۈزگۈچ تورىدىن قىسمەن ئاكتىپ ماددىلارنىڭ يەككە سىستېما ھاسىل قىلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، ئۇ ئىشلەتكىلى بولمايدۇ.

ئېلېكترود قۇرۇلمىسىنىڭ بۇ ئۆزگىرىشىنى جاراھەت ياكى مەلۇم يەر يۈزى قاتارلىق ئۇسۇلنى ئۆلچەش ئارقىلىق ئۆلچىگىلى بولىدۇ. بۇ جەرياننى فوكۇسلانغان ئىئون نۇرى (FIB) ئارقىلىق ئېلېكترود يۈزىنى تۈگەتكىلى بولىدۇ ، SEM ئارقىلىق SEM ئارقىلىق مورفولوگىيەلىك كۆزىتىش ياكى رېنتىگېن نۇرىدا تەكشۈرۈش ئېلىپ بارغىلى بولىدۇ. سى مەنپىي ئېلېكترود ماتېرىيالى ئۆتكۈزگۈچ تورىدىن تازىلىنىدۇ ۋە پارچىلىنىدۇ.

مۇسبەت ئېلېكترود ئاكتىپ ماددىنىڭ مۇسبەت ئېلېكترود ماددىلىرى كۆپىنچە ئۆتكۈنچى مېتال ئوكسىد ، مەسىلەن لىتىي كوبالتات (LiMn2O4) ياكى پولىئانىت لىتىي تۇزى ، لىتىي تۆمۈر فوسفات (LifePo4). ئاكتىپ ئاكتىپ ماددىلارنىڭ كۆپىنچىسى سىڭدۈرۈلگەن ئىنكاس مېخانىزىمى بولۇپ ، ئۇلارنىڭ بېسىم مېخانىزىمى ۋە چېكىنىش مېخانىزمى كۆپىنچە دانچىلارنىڭ يىقىلىشى ۋە يۇقىرىدىكى ئاكتىپ ماددىلارنىڭ تەسۋىرىدىن بولىدۇ. SEI فىلىمىمۇ مۇسبەت ئېلېكترودنىڭ يۈزىدىن ھاسىل بولىدۇ ۋە تەسىرگە ئۇچرايدۇ ، ئەمما مۇسبەت ئېلېكترودنىڭ يۈزىنىڭ يوشۇرۇن كۈچى يۇقىرى ، ئۇنىڭ SEI فىلىمى ئىنتايىن نېپىز ۋە مۇقىم.

ئۇنىڭدىن باشقا ، مۇسبەت ئېلېكترود ماتېرىيالىمۇ ئىچكى ئىسسىقلىق ھاسىل قىلىشنىڭ تەسىرىگە ئاسان ئۇچرايدۇ ، بولۇپمۇ باتارېيە ھەددىدىن زىيادە ئېشىپ كەتكەندە. توك قاچىلىغاندا ، ئېلېكترولىت يۇقىرى بېسىم ئاستىدا تۇراقسىزلىشىدۇ ، نەتىجىدە ئېلېكترولىت ۋە ئاكتىپ ئېلېكترود ئاكتىپ ماددا پەيدا بولىدۇ ، بۇ باتارېيەنىڭ ئىچكى تېمپېراتۇرىسىنىڭ داۋاملىق ئۆرلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، مۇسبەت ئېلېكترود ماتېرىيالى ئوكسىگېن قويۇپ بېرىدۇ. يەنىمۇ ئىلگىرلىگەن ھالدا يېڭىلىنىش ، ئىسسىقلىق كونترول قىلىشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، بۇ باتارېيەنىڭ بۇزۇلۇشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.

ئالدىن توك قاچىلاش جەريانىدا يۈز بەرگەن مۇسبەت ئېلېكترود ماتېرىيالى گاز خروموگرافىيىسى ئارقىلىق ئانالىز قىلىنىپ ، X نۇرى سپېكترىنى تەكشۈرۈش ئېلېكترود ماتېرىيال قۇرۇلمىسى ئارقىلىق ئېلېكترود ماتېرىيال قۇرۇلمىسىنى تەھلىل قىلالايدۇ ياكى بايقىيالايدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، ھازىر توك قاچىلانغان گازنىڭ ئېشىپ كېتىشى بىلەن باتارېيەنىڭ ئىچىنى مۆلچەرلىيەلەيدىغان مەغلۇبىيەت ئەندىزىسى يوق. خۇلاسە: لىتىي ئىئونلۇق باتارېيەنىڭ مۇسبەت ۋە مەنپىي ئېلېكترود ماتېرىيالىنىڭ كاشىلا مېخانىزىمى شەكلى SEI پەردىسىنىڭ پارچىلىنىشى ، لىتىي ۋەكىللىكىدىكى خرۇستال ياكى مىس كىرىستالنىڭ ئىشلەپچىقىرىلىشى ، ئاكتىپ ماتېرىيال زەررىچىلىرىنىڭ پاراشوكى ۋە ئىسسىقلىق پارچىلىنىش گازى قاتارلىقلار ئۈچۈن ئىنتايىن مۇھىم.

بۇنىڭ ئىچىدە لىتىي تۇخۇمى ياكى مىس ۋەكىللەرنىڭ ئەۋلادلىرى ، ماتېرىيال پارچىلىنىش گازى ئىسسىقلىق ئارقىلىق ھۈجەيرىلەرنىڭ كونتروللۇقىدىن چىقىپ كېتىپ ، باتارېيەنىڭ كۆيۈشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، ھەتتا پارتىلاپ كېتىدۇ. لىتىي ئىئونلۇق باتارېيەنىڭ مەغلۇبىيىتى سۇسلاشقان ھالەتتە تەھلىل قىلىنغان بولۇپ ، باتارېيەنىڭ ماتېرىيالى ، قۇرۇلمىسىنى ئەلالاشتۇرۇش ۋە باتارېيەنىڭ مۇھىتنىڭ ماسلىشىشچانلىقى ، ئىشەنچلىكلىكى ۋە بىخەتەرلىكىنى ياخشىلاش ئارقىلىق مېخانىزم ئەلالاشتۇرۇلغان. شۇڭلاشقا ، باتارېيەنىڭ ئىشلەپچىقىرىلىشى ۋە ئەمەلىي قوللىنىلىشىدا ئىنتايىن مۇھىم يېتەكچى ئەھمىيەتكە ئىگە.