የባትሪ አቅም ማበላሸት ዘዴ ምንድነው?

የባትሪ አቅም ማበላሸት ዘዴ ምንድነው?

የቁሳቁስ መዋቅር ለውጥ

በአሁኑ ጊዜ በብዛት ጥቅም ላይ የዋሉት የካቶድ ቁሳቁሶች በዋናነት የ LiMO2 ባለ ስድስት ጎን (M=Co, Ni, Mn)፣ የ LiMn2O4 የአከርካሪ አጥንት መዋቅር እና የLiFePO4 ኦሊቪን መዋቅር ያካትታሉ። አወቃቀሩ ምንም ይሁን ምን, ሊቲየም አየኖች ከካቶድ ሲለዩ, በእቃው ውስጥ ያለውን የኤሌክትሪክ ሁኔታ ለመጠበቅ, የብረታ ብረት ኤለመንቱ ከደረጃ ሽግግር ሂደት ጋር አብሮ የሚሄድ ከፍ ወዳለ የቫሌሽን ሁኔታ ኦክሳይድ መደረጉ የማይቀር ነው. የምዕራፍ ሽግግሮች ብዙ ጊዜ ወደ የደረጃ ሽግሽግ ይመራሉ፣ ስለዚህ ሊቲየም ions ያለማቋረጥ እርስ በርስ ሲተሳሰሩ እና ቁሳቁሱ ውስጥ ሲቀያየሩ፣ የምዕራፉ ለውጥ ይቀጥላል፣ እና ውሎ አድሮ፣ ለክሪስታል መረጋጋት ስጋት ይፈጥራል። ከአኖድ ጋር ሲነፃፀር በክፍል ፈረቃዎች እና በካቶድ ቁስ አካል ውስጥ በጅምላ መዋቅር ለውጦች ምክንያት የሚከሰተው እኩል ያልሆነ ተለዋዋጭ አቅም በባትሪ ዕድሜ ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል። ግራፋይት የተነባበረ መዋቅር አለው። ብዙ ንብርብሮች ውፍረት ሲኖራቸው የሊቲየም አየኖች ባትሪ በሚሞላበት ጊዜ ወደ ኢንተርሌይተሮች ይቀላቀላሉ እና ከውጭው ዑደት ከተጓጓዙ ኤሌክትሮኖች ጋር በማጣመር የሊቲየም ግራፋይት ይፈጥራሉ እና የመሃል ክፍተቱ በዚህ ጊዜ ይጨምራል; በሚለቀቅበት ጊዜ ሊቲየም አየኖች የግራፋይት ኢንተርሌይተሮችን ይተዋል እና ኤሌክትሮኖችን ወደ ውጫዊ ዑደት ይለቃሉ ፣ የዲይንተርካላይዜሽን እና የኦክሳይድ ምላሽ እየሰጡ እና በዚህ ጊዜ የመሃል ሽፋን ክፍተት ይቀንሳል።

ንቁ ቁሳቁስ መፍታት

የካቶድ ንጥረ ነገር መሟሟት በኤሌክትሮላይት ውስጥ ባለው ዝገት ምክንያት ንቁ ንጥረ ነገር ቀስ በቀስ እየቀነሰ የሚሄድበትን ሂደት ያመለክታል። የካቶድ ንጥረ ነገር በከፍተኛ ሙቀት መሟሟት ለባትሪ አቅም መበስበስ አንዱ ምክንያት ነው፣በተለይ በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ባሉ ባትሪዎች ዑደት አፈፃፀም እና የማከማቻ አፈፃፀም ላይ ከፍተኛ ተፅእኖ አለው። በተወሰኑ ሁኔታዎች ውስጥ የሽግግር ብረቶች መሟሟት በሁሉም የ LiMO2 ካቶድ ቁሳቁሶች ውስጥ ያለ ችግር ነው. የንቁ ቁስ መሟሟት የባትሪውን አፈጻጸም መበላሸት የሚያስከትልባቸው ዋና ዋና ምክንያቶች፡- $\\textcircled{1}$ የብረት ንጥረ ነገሮች መሟሟት በቀጥታ ገባሪ ቁሶችን እንዲቀንስ በማድረግ የባትሪ አቅም እንዲቀንስ ያደርጋል። $\\textcircled{2}$ የካቶድ ቁስ መሟሟት የቁሳቁስ አወቃቀሩ መበላሸት እና በንጥረቶቹ ላይ በኬሚካላዊ ያልሆኑ ንቁ ንጥረ ነገሮች እንዲፈጠሩ ያደርጋል፣ ይህም የሊቲየም ionዎችን በኤሌክትሮድ ቁስ ውስጥ እንዳይዘዋወር ያደርገዋል። $\\textcircled{3}$ በኤሌክትሮላይት ውስጥ የሚገኙት የሟሟ የብረት አየኖች በኤሌክትሮላይት ውስጥ ወደሚገኘው anode ይፈልሳሉ እና በአኖድ ወለል ላይ በብረት ወይም በጨው መልክ በትንሽ እምቅ መጠን ይቀመጣሉ ፣ እና እነዚህ ክምችቶች በአኖድ ወለል ላይ ባለው የ SEI ፊልም መረጋጋት እና ውፍረት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ ፣ ይህም የኤሌክትሮድ ወለል ፖላራይዜሽን እንዲጨምር እና የባትሪ ውስጣዊ የመቋቋም ችሎታ ይጨምራል። ስለዚህ, በኤሌክትሮላይት ላይ የንቁ ቁስ ሟሟት ተጽእኖ የሚመጣው በመሟሟት ብቻ ሳይሆን በሽግግር ብረቶች መሟሟት ከሚመጡ ተጨማሪ አሉታዊ ውጤቶችም ጭምር ነው.

የሊቲየም ionዎች ፍጆታ

በሊቲየም{0}አዮን ባትሪዎች ዲዛይን፣ የባትሪው አቅም በአጠቃላይ ከካቶድ ትንሽ ይበልጣል፣ እና እንደገና ጥቅም ላይ የሚውሉ የሊቲየም ionዎች በካቶድም ይሰጣሉ። ስለዚህ, በካቶድ እና በአኖድ መካከል ያለው የሊቲየም ions መቀልበስ እና መቆራረጥ የባትሪውን አቅም ይወስናል. በመጀመሪያው የመሙያ እና የማፍሰሻ ሂደት ውስጥ, በ anode ወለል ላይ የ SEI ፊልም ይፈጠራል. የዚህ የፓሲቬሽን ፊልም ዋና ዋና ክፍሎች እንደ Li2CO3, LiF, Li2O, LiOH እና እንደ ROCO2Li, ROLi, እና (ROCO2) 2ሊ ያሉ የተለያዩ ኦርጋኒክ ያልሆኑ ንጥረ ነገሮች ናቸው. ስለዚህ, አንዳንድ የሊቲየም ionዎች ይበላሉ, እና ይህ የአቅም ማጣት የማይመለስ ነው. የአኖድ አፈጻጸም ከኤስኢአይ ፊልም ሞርፎሎጂ እና መረጋጋት ጋር በእጅጉ የተዛመደ ነው፣ እና በአኖድ ወለል ላይ የተረጋጋ SEI ፊልም የመቅረጽ ችሎታ በባትሪ አፈጻጸም ላይ{12}ቸልተኛ ያልሆነ ተፅእኖ አለው። የ SEI ፊልም መፈጠር በባትሪው ውስጥ ያሉትን ውሱን የሊቲየም ions ይበላል. የ SEI ፊልም በዑደቱ ውስጥ ያለማቋረጥ ከተበላሸ፣ ከዚያም በአኖድ/ኤሌክትሮላይት በይነገጽ ላይ ያለው የኦክሳይድ ምላሽ ያለማቋረጥ ይከሰታል አዲስ SEI ፊልም። ይህ ሂደት በሲስተሙ ውስጥ በካቶድ የሚሰጠውን ውስን የሊቲየም ionዎችን ይበላል ፣ እና ንቁ የሊቲየም ionዎችን መቀነስ የአቅም መበስበስን ያስከትላል። በኤሌክትሮላይት ውስጥ ያለው የሊቲየም አየኖች ቅነሳ የኤሌክትሮላይት እንቅስቃሴን መቀነስ ያስከትላል ፣ እና በካቶድ ቁሳቁስ ውስጥ የሊቲየም ionዎች መጥፋት በባትሪው ሁለት ኤሌክትሮዶች መካከል አለመመጣጠን ያስከትላል።

የውስጥ ተቃውሞ መጨመር

በባትሪው የረዥም ጊዜ{0}ብስክሌት ጉዞ ወቅት፣ የውስጥ መከላከያ መጨመር ለአቅም መበስበስ ጠቃሚ ምክንያት ነው። ለውስጣዊ ተቃውሞ መጨመር ብዙ ምክንያቶች አሉ በዋናነት ከሁለት ገፅታዎች: $\\textcircled{1}$ በኤሌክትሮላይት ውስጥ በኤሌክትሮላይት / ኤሌክትሮላይት በይነገጽ ላይ የሚፈጠረው የኦክሳይድ ምላሽ የኤሌክትሮላይት ላይ ላዩን ፊልም የመቋቋም አቅም መጨመር እና የአኖድ SEI ፊልም አለመረጋጋት, በዑደት ወቅት አዳዲስ የገጽታ ፊልሞችን በመፍጠር እና ሌሎችም, ሁሉም የባትሪውን ውስጣዊ የመቋቋም አቅም ይጨምራል, እና የባትሪው ውስጣዊ የመቋቋም አቅም ይጨምራል. $\\textcircled{2}$ በካቶድ ውስጥ ያሉት የብረት አየኖች ወደ ኤሌክትሮላይት መፍረስ እና ionized የብረት ionዎች በኤሌክትሮላይት በኩል ወደ አኖድ ይፈልሳሉ እና በአኖድ ወለል ላይ በብረት ወይም በጨው መልክ ይቀመጣሉ ፣ ይህም የኤሌክትሮድ ፖላራይዜሽን ይጨምራል። በተጨማሪም, ምርምር ደግሞ በአሁኑ ሰብሳቢው ያለውን ዝገት ደግሞ ውስጣዊ የመቋቋም ውስጥ መጨመር ሊያስከትል እንደሚችል አረጋግጧል, ነገር ግን ይህ ውጤት በአሁኑ ሰብሳቢው pretreatment ያለውን ግቢ ሥር በአንጻራዊ ሁኔታ አነስተኛ ነው. የውስጣዊ ተቃውሞ መጨመር የኢነርጂ ጥንካሬን እና አቅምን ይቀንሳል, በተለይም ለአኖድ, በኤሌክትሮል / ኤሌክትሮላይት መገናኛ ላይ የሚከሰተው ምላሽ ለአኖድ እርጅና ዋነኛው ምክንያት ነው.