لتیم بیٹری کی صلاحیت کشینن کی وجہ تجزیہ کا تجزیہ

Forfatter: Iflowpower – Fournisseur de centrales électriques portables

لیتھیم آئن بیٹری میں، صلاحیت کے توازن کو مثبت الیکٹروڈ کے منفی الیکٹروڈ کے بڑے تناسب کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے، یعنی:<000000>gamma؛= m + / m- =δXC- /δYC + اوپری فارمولا C سے مراد الیکٹروڈ کی نظریاتی کولمب صلاحیت ہے،δتھوڑا،δY ایک منفی الیکٹروڈ اور ایک مثبت الیکٹروڈ میں سرایت شدہ لتیم آئنوں کی کیمیائی پیمائش کا حوالہ دے رہا ہے۔ مندرجہ بالا فارمولے سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ دو قطبوں کا بڑے پیمانے پر تناسب کولمب صلاحیت کی تعداد اور دو قطبوں کے مطابق اس کے متعلقہ الٹ جانے والے لیتھیم آئنوں پر منحصر ہے۔ عام طور پر، چھوٹا ماس تناسب منفی الیکٹروڈ مواد کے نامکمل استعمال کا سبب بنتا ہے۔ منفی الیکٹروڈ کے اوور چیئر ہونے کی وجہ سے بڑے پیمانے پر تناسب کو حفاظتی خطرہ ہو سکتا ہے۔

مختصر میں، سب سے زیادہ بہتر معیار کے تناسب میں، بیٹری کی کارکردگی بہترین ہے۔ مثالی Li-ION بیٹری سسٹم سے متعلق، اس کے سائیکل کی مدت میں، مواد کی مقدار کو تبدیل نہیں کیا جاتا ہے، اور ہر سائیکل میں ابتدائی صلاحیت ایک خاص قدر ہوتی ہے، لیکن اصل صورت حال بہت زیادہ پیچیدہ ہے۔ کوئی بھی ضمنی رد عمل جو ظاہر ہو سکتا ہے یا لیتھیم آئنوں یا الیکٹران کا استعمال کر سکتا ہے، بیٹری کی صلاحیت کے توازن میں تبدیلی کا سبب بن سکتا ہے، ایک بار جب بیٹری کی صلاحیت کا توازن واقع ہو جاتا ہے، یہ تبدیلی ناقابل واپسی ہوتی ہے، اور متعدد چکروں کے ذریعے جمع ہو سکتی ہے، اور بیٹری کی کارکردگی واقع ہوتی ہے۔

سنگین اثر. اس کے علاوہ، لتیم آئن کے آکسیکرن برقرار رکھنے کے علاوہ، ضمنی ردعمل کی ایک بڑی تعداد ہے، جیسے الیکٹرولائٹ تجزیہ، فعال مادہ کی تحلیل، دھاتی لتیم جمع، وغیرہ. اصل ایک: اوورچارج 1، گریفائٹ منفی اوور چارج: جب بیٹری زیادہ چارج ہوتی ہے تو، لتیم آئن آسانی سے منفی سطح میں کم ہوجاتا ہے: جمع شدہ لتیم منفی سطح سے ڈھک جاتا ہے، لتیم ایمبیڈنگ کو روکتا ہے۔

خارج ہونے والے مادہ کی کارکردگی کو کم کیا جاتا ہے اور صلاحیت میں کمی، اصل: 1 سائیکلک لتیم کی طرف سے کم کیا جا سکتا ہے؛ Li2CO3، LIF یا دیگر مصنوعات بنانے کے لیے 2 جمع شدہ دھاتی لیتھیم اور سالوینٹ یا سپورٹ الیکٹرولائٹ؛ 3 دھاتی لیتھیم عام طور پر منفی الیکٹروڈ اور ڈایافرام کے درمیان بنتا ہے، ممکنہ طور پر بلاک کرنے والے ڈایافرام کے سوراخ بیٹری کی اندرونی مزاحمت کو بڑھاتے ہیں۔ فوری چارجنگ، بہت زیادہ موجودہ کثافت، شدید منفی پولرائزیشن، لتیم جمع زیادہ واضح ہو جائے گا. یہ صورت حال منفی الیکٹروڈ کے فعال ہونے کے موقع پر واقع ہونا آسان ہے۔

تاہم، ہائی چارجنگ ریٹ کی صورت میں، دھاتی لتیم کا جمع ہو سکتا ہے یہاں تک کہ اگر مثبت اور منفی الیکٹروڈ فعال کا تناسب نارمل ہو۔ 2، مثبت صحت سے متعلق ردعمل بہت کم ہے جب مثبت الیکٹروڈ فعال مزاحمت بہت کم ہے، اور اسے چارج کرنا آسان ہے. مثبت منتقلی الیکٹرو کیمیکل غیر فعال مادوں (جیسے CO3O4، MN2O3، وغیرہ) کی موجودگی کی وجہ سے صلاحیت میں کمی کا سبب بنتی ہے۔

)، جو الیکٹروڈ کے درمیان صلاحیت کے توازن میں خلل ڈالتا ہے، اور اس کی صلاحیت کا نقصان ناقابل واپسی ہے۔ (1) liycoo2liycoo2→(1-y) / 3 [CO3O4 + O2 (G)] + Ylicoo2Y <0.4 Simultaneous positive electrode material analyzes oxygen in a sealed lithium ion battery to analyze the oxygen due to the absence of re-reactive reaction (such as the formation of H2O) and the combustible gas in the electrolyte analysis At the same time, the consequences will be unimaginable.

(2)λ-MnO2 لتیم مینگنیج کا رد عمل ایسی حالت میں ہوتا ہے جہاں لتیم مینگنیج آکسائیڈ مکمل طور پر کم ہوتا ہے۔:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3، الیکٹرولائٹ کو آکسائڈائز کیا جاتا ہے جب الیکٹرولائٹ کو آکسائڈائز کیا جاتا ہے جب دباؤ 4.5V سے زیادہ ہے، اور الیکٹرولائٹ (جیسے

، Li2CO3) اور گیس کو آکسائڈائز کیا جاتا ہے، اور یہ حل پذیری الیکٹروڈ کے مائیکرو پورس کو روک دیں گے۔ لتیم آئنوں کی منتقلی سائیکل کے دوران صلاحیت میں کمی کا سبب بنتی ہے۔ آکسیکرن کی شرح کی شرح کو متاثر کرنا: کوندکٹو ایجنٹ کی قسم اور سطح کے رقبے کا سائز (کاربن بلیک، وغیرہ۔

) فی الحال استعمال شدہ الیکٹرولائٹک حل میں مثبت الیکٹروڈ میٹریل سطح کے رقبہ کے سائز کے کلیکٹر مواد (کاربن بلیک، وغیرہ) کے ذریعہ شامل کیا گیا ہے، EC/DMC کو سب سے زیادہ آکسیکرن صلاحیت سمجھا جاتا ہے۔ حل کے الیکٹرو کیمیکل آکسیکرن عمل کو عام طور پر اس طرح ظاہر کیا جاتا ہے: حل→آکسیکرن مصنوعات (گیسیں، محلول اور ٹھوس مادہ) + NE-کوئی بھی سالوینٹ آکسیکرن الیکٹرولائٹ کے ارتکاز کو بڑھا سکتا ہے، الیکٹرولائٹ کا استحکام کم ہو جاتا ہے، اور بیٹری کی صلاحیت آخر کار ہوتی ہے۔

فرض کریں کہ ہر بار چارج ہونے پر الیکٹرولائٹ کا ایک چھوٹا حصہ استعمال کرتا ہے، تو زیادہ الیکٹرولائٹ بیٹری اسمبلی میں ہے۔ مستقل کنٹینرز کے لیے، اس کا مطلب یہ ہے کہ تھوڑی مقدار میں فعال مادہ بھرا ہوا ہے، جس کی وجہ سے ابتدائی صلاحیت میں کمی واقع ہوگی۔ مزید، اگر کوئی ٹھوس پراڈکٹ پیدا ہوتی ہے، تو الیکٹروڈ کی سطح پر ایک پیسیویشن فلم بنتی ہے، جس کی وجہ سے بیٹری بیٹری کے آؤٹ پٹ وولٹیج کو بڑھاتی ہے۔

اصل 2: ​​الیکٹرولائٹ (واپسی) I الیکٹروڈ تجزیہ پر 1 بیٹری کی گنجائش کو کم کرنے سے، بیٹری کی گنجائش اور گردش کرنے والی زندگی کے خلاف الیکٹرولائٹ میں کمی کا رد عمل منفی طور پر متاثر کرے گا، اور بیٹری کو بڑھانے کے لیے گیس کی کمی کی وجہ سے، اس طرح حفاظتی مسائل پیدا ہوتے ہیں۔ مثبت الیکٹروڈ تجزیہ وولٹیج عام طور پر 4.5V (Li / Li + سے متعلق) سے زیادہ ہوتا ہے، لہذا ان کا مثبت میں تجزیہ کرنا آسان نہیں ہوتا ہے۔

اس کے بجائے، تجزیہ کرنے کے لیے الیکٹرولائٹس زیادہ مختلف ہوتی ہیں۔ 2، الیکٹرولائٹ کا تجزیہ منفی الیکٹروڈ پر کیا جاتا ہے: الیکٹرولائٹ گریفائٹ اور دیگر پیتھونل کاربن منفی میں زیادہ نہیں ہے، اور اگر یہ ناقابل واپسی ہے تو اس کا رد عمل ظاہر کرنا آسان ہے۔ پرائمری چارج اور ڈسچارج کے وقت الیکٹرولائٹک سلوشن کا تجزیہ الیکٹروڈ کی سطح پر ایک پاسیویشن فلم بنائے گا، اور پاسیویشن فلم الیکٹرولائٹ اور کاربن منفی الیکٹروڈ کے مزید تجزیہ کو روک سکتی ہے۔

اس طرح، کاربن منفی الیکٹروڈ کی ساختی استحکام کو برقرار رکھا جاتا ہے۔ مثالی طور پر، الیکٹرولائٹ کی کمی صرف گزرنے والی فلم کی تشکیل کے مرحلے تک محدود ہے، اور یہ عمل اس وقت نہیں ہوتا جب سائیکل مستحکم ہو۔ پاسیویشن فلم کے الیکٹرولائٹ سالٹ کی تشکیل میں کمی پیسیویشن فلم کی تشکیل میں شامل ہے، جو پاسیویشن فلم کے استحکام میں سہولت فراہم کرتی ہے، لیکن تحلیل شدہ مواد جو سالوینٹس تک کم ہوجاتا ہے سالوینٹ کمی پروڈکٹ سے بری طرح متاثر ہوتا ہے۔ (2) الیکٹرولائٹ نمک کی کمی الیکٹرولائٹک محلول کا ارتکاز کم ہو گیا، اور آخر کار بیٹری کی گنجائش کا سبب بنی (LIF، LiXPF5-X، PF3O اور PF3 پیدا کرنے کے لیے LiPF6 کمی)؛ (3) Passivation فلم کی تشکیل لتیم آئنوں کو استعمال کرنا ہے، جس کی وجہ سے قطبی صلاحیت میں عدم توازن پیدا ہو سکتا ہے۔

پوری بیٹری کم ہو گئی ہے۔ (4) اگر پاسیویشن فلم میں شگاف ہے تو، سالوینٹ مالیکیول کو پیسیویشن فلم کو گاڑھا کرنے کے لیے منتقل کیا جا سکتا ہے، جو نہ صرف زیادہ لیتھیم استعمال کرتا ہے، بلکہ کاربن کی سطح پر موجود مائیکرو پورز کو بلاک کرنا ممکن ہے، جس کے نتیجے میں لیتھیم سرایت کرنے سے قاصر ہوتا ہے اور خارج ہونے کے نتیجے میں ناقابل واپسی صلاحیت کا نقصان ہوتا ہے۔ کچھ غیر نامیاتی اضافی چیزیں شامل کریں، جیسے CO2، N2O، CO، SO2، وغیرہ۔

, passivation فلم کی تشکیل کو تیز کر سکتا ہے، اور سالوینٹس کی علامت اور تجزیہ کو روک سکتا ہے، اور کراؤن ایتھر نامیاتی ایڈیٹیو کا اضافہ ایک ہی اثر رکھتا ہے، جس میں 12 کراؤن 4 ایتھر بہترین ہے۔ فلم بنانے کی صلاحیت میں کمی کے عوامل: (1) کاربن کی قسم؛ (2) الیکٹرولائٹ اجزاء؛ (3) الیکٹروڈ یا الیکٹرولائٹ میں additives. BLYR کا خیال ہے کہ آئن ایکسچینج کا رد عمل فعال مادے کی سطح سے اس کے مرکز کی طرف بڑھتا ہے، تشکیل شدہ نیا مرحلہ دفن ہوجاتا ہے، اور ذرات کی سطح کم آئن اور الیکٹران چالکتا بناتی ہے، اس لیے ذخیرہ کرنے کے بعد اسپنل۔

اسٹوریج سے زیادہ پولرائزیشن۔ ZHANG نے الیکٹروڈ مواد سے پہلے اور بعد میں AC امپیڈینس اسپیکٹرم کی تقابلی سڑن کو دریافت کیا، سائیکلوں کی نئی تعداد کے ساتھ، سطح کی گزرنے والی تہہ کی مزاحمت بڑھ گئی ہے، اور انٹرفیس کی گنجائش کم ہو گئی ہے۔ گزرنے والی پرت کی موٹائی کی عکاسی کرنا سائیکلوں کی تعداد کے ساتھ شامل کیا جاتا ہے۔

مینگنیج کی تحلیل اور الیکٹرولائٹ کے تجزیہ کے نتیجے میں گزرنے والی فلم کی تشکیل ہوتی ہے، اور اعلی درجہ حرارت کے حالات ان رد عمل کے لیے زیادہ سازگار ہوتے ہیں۔ یہ فعال مادی ذرات کی بالواسطہ مزاحمت اور Li + منتقلی مزاحمت میں اضافے کا سبب بنے گا، اس طرح بیٹری کے پولرائزیشن میں اضافہ ہوگا، اور چارج اور خارج ہونے والا مادہ مکمل نہیں ہوگا، اور صلاحیت کم ہوجائے گی۔ II الیکٹرولائٹک سلوشن ریڈکٹنٹ میکانزم الیکٹرولائٹ اکثر نجاست پر مشتمل ہوتا ہے جیسے آکسیجن، پانی، کاربن ڈائی آکسائیڈ، اور آکسیڈیٹیو رد عمل بیٹری کے چارج اور خارج ہونے کے عمل کے دوران ہوتا ہے۔

الیکٹرولائٹ کی کمی کے طریقہ کار میں سالوینٹس کی کمی، الیکٹرولائٹ میں کمی اور ناپاکی میں کمی کے تین پہلو شامل ہیں: 1، سالوینٹس کی کمی میں کمی PC اور EC میں دوسرے الیکٹرانک ردعمل کے عمل پر الیکٹران کا رد عمل شامل ہے، دوسرا الیکٹران رد عمل Li2CO3: FONG، وغیرہ بناتا ہے، پہلے میں OV کے دوران خارج ہونے والے مادہ کی صلاحیت (OV 8 کے قریب)۔

li/li +)، PC/EC گریفائٹ پر الیکٹرو کیمیکل رد عمل پیدا کرتا ہے، جس سے CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) اور LiCO3 (s) پیدا ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں گریفائٹ الیکٹروڈز پر ناقابل واپسی صلاحیت کا نقصان ہوتا ہے۔ Aurbach et al نے الیکٹرولائٹ میں کمی کے میکانزم کی وسیع اقسام اور دھاتی لتیم الیکٹروڈ اور کاربن پر مبنی الیکٹروڈ پر اس کی مصنوعات کو پایا کہ RocO2Li اور پروپیلین PC کے الیکٹرانک ردعمل کے طریقہ کار میں واقع ہوئے ہیں۔ Roco2li پانی کا پتہ لگانے کے لیے بہت حساس ہے۔

سخت پروڈکٹ Li2CO3 اور پروپیلین ہے، لیکن خشک کرنے والی صورت میں کوئی Li2CO3 نہیں ہے۔ Ein-Eliy نے رپورٹ کیا کہ ڈائیتھائل کاربونیٹ (DEC) اور diomethymethane (DMC) سے بنا ایک الیکٹرولائٹ، بیٹری میں رد عمل پیدا ہوتا ہے، اور میتھائل کاربونیٹ (EMC) بنتا ہے، اور صلاحیت میں کمی کا ایک خاص نقصان ہوتا ہے۔ اثر.

2، الیکٹرولائٹ کی کمی الیکٹرولائٹ کی کمی کے رد عمل کو عام طور پر کاربن الیکٹروڈ کی سطح کی تشکیل میں ملوث سمجھا جاتا ہے، اور اس وجہ سے، اس کی اقسام اور ارتکاز کاربن الیکٹروڈ کی کارکردگی کو متاثر کرے گا۔ بعض صورتوں میں، الیکٹرولائٹ کی کمی کاربن کی سطح کے استحکام میں معاون ہوتی ہے، اور مطلوبہ گزرنے والی پرت تشکیل دے سکتی ہے۔ عام طور پر یہ خیال کیا جاتا ہے کہ سپورٹنگ الیکٹرولائٹ کو سالوینٹس کے مقابلے میں کم کرنا آسان ہے، اور منفی الیکٹروڈ ڈپازٹ فلم میں کمی پروڈکٹ کی شمولیت اور بیٹری کی صلاحیت کی کشندگی کو متاثر کرتی ہے۔

الیکٹرولائٹس کو سپورٹ کرنے والے متعدد کمی کے رد عمل مندرجہ ذیل ہو سکتے ہیں: 3، ناپاکی میں کمی میں پانی کا مواد (1) الیکٹرولائٹ میں پانی کا مواد LiOH (S) اور Li2O جمع کرنے والی تہوں کو پیدا کرے گا، جو لیتھیم آئن ایمبیڈنگ کے لیے سازگار نہیں ہے، جس سے ناقابل واپسی صلاحیت کا نقصان ہوتا ہے: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2 الیکٹروڈ کی سطح کو جمع کرنے کے لئے LiOH (S) تیار کرتا ہے، ایک بڑی سطح کی فلم بناتا ہے جس میں ایک بڑی مزاحمت ہوتی ہے، جس سے Li + ایمبیڈڈ گریفائٹ الیکٹروڈ میں رکاوٹ پیدا ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں ناقابل واپسی صلاحیت کا نقصان ہوتا ہے۔ سالوینٹ میں درمیانہ پانی (100-300×10-6) گریفائٹ الیکٹروڈ کی کارکردگی پر کوئی اثر نہیں ہے۔ (2) سالوینٹ میں CO2 کو منفی الیکٹروڈ پر کم کر کے CO اور LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO بیٹری میں بیٹری کو بڑھاتا ہے، جبکہ Li2CO3 (S) بیٹری کی مزاحمت کو بڑھاتا ہے بیٹری کی کارکردگی کو بڑھاتا ہے۔

(3) سالوینٹ میں آکسیجن کی موجودگی بھی Li2O بناتی ہے کیونکہ دھاتی لتیم اور مکمل طور پر متوازی لتیم کے کاربن کے درمیان ممکنہ فرق چھوٹا ہے، اور کاربن پر الیکٹرولائٹ کی کمی لیتھیم میں کمی کی طرح ہے۔ اصل 3: سیلف ڈسچارج سیلف ڈسچارج کا مطلب ہے کہ بیٹری قدرتی طور پر غیر استعمال شدہ حالت میں ضائع ہو جاتی ہے۔ لیتھیم آئن بیٹری خود خارج ہونے کے نتیجے میں دو صورتوں میں ہوتی ہے: ایک الٹ جانے والی صلاحیت میں کمی۔ دوسرا ناقابل واپسی صلاحیت کا نقصان ہے۔

الٹ جانے والی صلاحیت کے نقصان کا مطلب یہ ہے کہ چارجنگ کے دوران نقصان کی صلاحیت کو دوبارہ حاصل کیا جاسکتا ہے، اور ناقابل واپسی صلاحیت کے نقصان کو الٹ دیا جاتا ہے، اور مثبت اور منفی الیکٹروڈ کو چارجنگ حالت میں الیکٹرولائٹ کے ساتھ مائکرو سیل کے استعمال میں استعمال کیا جاسکتا ہے، اور لیتھیم آئن سرایت شدہ اور ویران، مثبت اور منفی سرایت اور بند ہے۔ سرایت شدہ لتیم آئنوں کا تعلق صرف الیکٹرولائٹ کے لتیم آئنوں سے ہے، اور اس لیے مثبت اور منفی الیکٹروڈ کی صلاحیت غیر متوازن ہے۔ چارج کرتے وقت صلاحیت کے نقصان کا یہ حصہ دوبارہ حاصل نہیں کیا جا سکتا۔

جیسے: لیتھیم مینگنیج آکسائیڈ مثبت الیکٹروڈ اور سالوینٹس خود خارج ہونے والے مادہ کی وجہ سے خود مادہ پیدا کر سکتے ہیں: سالوینٹس کے مالیکیولز (مثال کے طور پر، پی سی) کوندکٹو مواد کاربن بلیک یا کرنٹ فلوئڈ کی سطح پر مائکروبیل سیلز کے طور پر آکسائڈائز کیا جاتا ہے: وہی، منفی الیکٹروڈ فعال مادہ یہ خود سے خارج ہونے والے مادہ، الیکٹرولائٹ اور الیکٹرویلیٹک حل (الیکٹرولائٹ) سے ہو سکتا ہے۔ LiPF6) کو الیکٹرولائٹ (جیسے LiPF6) سے کم کیا جاتا ہے۔

لتیم آئن کو مائیکرو کنٹرولر کے منفی الیکٹروڈ سے چارجنگ حالت کے منفی الیکٹروڈ کے طور پر ہٹا دیا جاتا ہے: خود سے خارج ہونے والے عوامل: مثبت الیکٹروڈ مواد کی پیداوار کا عمل، بیٹری کی پیداوار کا عمل، الیکٹرولائٹ کی خصوصیات، درجہ حرارت، وقت۔ خود سے خارج ہونے والے مادہ کی شرح کو سالوینٹ آکسیکرن کی شرح سے سختی سے کنٹرول کیا جاتا ہے، لہذا سالوینٹ کی استحکام بیٹری کی اسٹوریج کی زندگی کو متاثر کرتی ہے۔ سالوینٹ کا آکسیکرن کاربن بلیک کی سطح پر ہوتا ہے، اور کاربن بلیک سطح کا علاقہ خود خارج ہونے والے مادہ کی شرح کو کنٹرول کرسکتا ہے، لیکن LIMN2O4 مثبت الیکٹروڈ مواد کے لیے، فعال مواد کی سطح کے رقبے کو بھی سختی سے کم کرنا ہے، اور موجودہ کلیکٹر کی سطح کو سالوینٹ آکسیکرن کے استعمال کا سامنا ہے، نظر انداز نہیں کیا جاسکتا۔

بیٹری ڈایافرام سے لیک ہونے والا کرنٹ بھی لتیم آئن بیٹری میں خود سے خارج ہونے کا سبب بن سکتا ہے، لیکن یہ عمل ڈایافرام کی مزاحمت کی وجہ سے محدود ہے، بہت کم شرح پر، اور اس کا درجہ حرارت سے کوئی تعلق نہیں ہے۔ اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ بیٹری کی خود سے خارج ہونے والی شرح درجہ حرارت پر سختی سے انحصار کرتی ہے، یہ عمل خود خارج ہونے والے مادہ میں ایک اہم طریقہ کار نہیں ہے۔ اگر منفی الیکٹروڈ کافی بجلی کی حالت میں ہے تو، بیٹری کے مواد کو تباہ کر دیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں مستقل صلاحیت کا نقصان ہوتا ہے۔