විදුලි වාහන වෙළඳපොලේ උණුසුම් මට්ටමෙන් බලපෑමට ලක්ව,ලිතියම්-අයන බැටරි, විදුළි වාහනවල මූලික අංගයක් ලෙස, බොහෝ දුරට අවධාරණය කර ඇත. දිගු ආයු කාලයක්, ඉහළ බලයක්, හොඳ ආරක්ෂිත ලිතියම්-අයන බැටරියක් සංවර්ධනය කිරීමට මිනිසුන් කැපවී සිටිති. ඔවුන් අතර, දුර්වල වීමලිතියම්-අයන බැටරිධාරිතාව සෑම කෙනෙකුගේම අවධානයට ලක්විය යුතුය, ලිතියම්-අයන බැටරි දුර්වල වීමට හේතු හෝ යාන්ත්‍රණය පිළිබඳ පූර්ණ අවබෝධයක් පමණි, ගැටලුව විසඳීමට නිවැරදි medicine ෂධය නියම කිරීමට හැකි වන පරිදි, එම ලිතියම්-අයන බැටරි ධාරිතාව ඇයි දුර්වල වීම?
ලිතියම්-අයන බැටරිවල ධාරිතාව පිරිහීමට හේතු
1.ධන ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය
LiCoO2 යනු බහුලව භාවිතා වන කැතෝඩ ද්රව්ය වලින් එකකි (3C කාණ්ඩය බහුලව භාවිතා වන අතර බල බැටරි මූලික වශයෙන් ත්‍රිත්ව සහ ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් දරයි). චක්‍ර ගණන වැඩි වන විට, ක්‍රියාකාරී ලිතියම් අයන නැතිවීම ධාරිතාව ක්ෂය වීමට වැඩි දායකත්වයක් සපයයි. චක්‍ර 200කට පසුව, LiCoO2 අදියර සංක්‍රාන්තියකට ලක් නොවී, ඒ වෙනුවට ලැමිලර් ව්‍යුහයේ වෙනසක්, Li+ de-Embedding හි දුෂ්කරතා ඇති කළේය.
LiFePO4 හි හොඳ ව්‍යුහාත්මක ස්ථායීතාවයක් ඇත, නමුත් ඇනෝඩයේ Fe3+ දියවී මිනිරන් ඇනෝඩය මත Fe ලෝහයට අඩු වන අතර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ඇනෝඩ ධ්‍රැවීකරණය වැඩි වේ. සාමාන්යයෙන් Fe3+ ද්‍රාවණය LiFePO4 අංශු ආෙල්පනය කිරීමෙන් හෝ ඉලෙක්ට්‍රෝලය තෝරා ගැනීමෙන් වළක්වයි.
NCM ත්‍රිත්ව ද්රව්ය ① සංක්‍රාන්ති ලෝහ ඔක්සයිඩ් කැතෝඩ ද්‍රව්‍යයේ ඇති සංක්‍රාන්ති ලෝහ අයන අධික උෂ්ණත්වවලදී ද්‍රාවණය කිරීමට පහසු වන අතර එමඟින් ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ නිදහස් වීම හෝ සෘණ පැත්තේ තැන්පත් වීම නිසා ධාරිතාව දුර්වල වීම; ② වෝල්ටීයතාව 4.4V එදිරිව Li+/Li ට වඩා වැඩි වන විට, ත්‍රිත්ව ද්‍රව්‍යයේ ව්‍යුහාත්මක වෙනස ධාරිතාව පිරිහීමට තුඩු දෙයි; ③ Li-Ni මිශ්‍ර පේළි, Li+ නාලිකා අවහිර වීමට තුඩු දෙයි.
LiMnO4 මත පදනම් වූ ලිතියම්-අයන බැටරිවල ධාරිතාව පිරිහීමට ප්‍රධාන හේතු වන්නේ 1. Jahn-Teller අපගමනය වැනි ආපසු හැරවිය නොහැකි අදියර හෝ ව්‍යුහාත්මක වෙනස්කම්; සහ 2. විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ Mn ද්‍රාවණය (විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ HF පැවතීම), අසමාන ප්‍රතික්‍රියා හෝ ඇනෝඩයේ අඩු වීම.
2.සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය
මිනිරන්වල ඇනෝඩය පැත්තේ ලිතියම් වර්ෂාපතනය උත්පාදනය කිරීම (ලිතියම් කොටසක් "මිය ගිය ලිතියම්" බවට පත් වේ හෝ ලිතියම් ඩෙන්ඩ්‍රයිට් ජනනය කරයි), අඩු උෂ්ණත්වවලදී, ලිතියම් අයන විසරණය ඉතා පහසුවෙන් ලිතියම් වර්ෂාපතනයට තුඩු දෙන අතර ලිතියම් වර්ෂාපතනය ද සිදුවීමට ඉඩ ඇත. N/P අනුපාතය ඉතා අඩු විට.
ඇනෝඩය පැත්තේ SEI පටලය නැවත නැවත විනාශ කිරීම හා වර්ධනය වීම ලිතියම් ක්ෂය වීම සහ ධ්‍රැවීකරණය වැඩි වීමට හේතු වේ.
සිලිකන් පාදක ඇනෝඩය තුළ ලිතියම් කාවැද්දීම/ඩී-ලිතියම් ඉවත් කිරීමේ නැවත නැවත ක්‍රියාවලිය පහසුවෙන් පරිමාව ප්‍රසාරණය වීමට සහ සිලිකන් අංශුවල ඉරිතැලීම් අසාර්ථක වීමට හේතු විය හැක. එබැවින්, සිලිකන් ඇනෝඩය සඳහා, එහි පරිමාව ප්‍රසාරණය වැළැක්වීමට ක්‍රමයක් සොයා ගැනීම විශේෂයෙන් වැදගත් වේ.
3.විද්‍යුත් විච්ඡේදකය
ධාරිතාව පිරිහීමට දායක වන ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ ඇති සාධකලිතියම්-අයන බැටරිඇතුළත්:
1. කාබනික ද්‍රාවක සඳහා ද්‍රාවක සහ විද්‍යුත් විච්ඡේදනය (බරපතල අසාර්ථක වීම හෝ ආරක්ෂිත ගැටළු), කාබනික ද්‍රාවක සඳහා, ඔක්සිකරණ විභවය 5V එදිරිව Li+/Li ට වඩා වැඩි වන විට හෝ අඩු කිරීමේ විභවය 0.8V ට වඩා අඩු (විවිධ ඉලෙක්ට්‍රෝලය වියෝජන වෝල්ටීයතාවය වේ. වෙනස්), දිරාපත් වීමට පහසුය. ඉලෙක්ට්‍රෝලය සඳහා (උදා: LiPF6), දුර්වල ස්ථායීතාවය හේතුවෙන් ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී (55℃ ට වැඩි) දිරාපත් වීම පහසුය.
2. චක්‍ර ගණන වැඩි වන විට, විද්‍යුත් විච්ඡේදකය සහ ධන සහ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ අතර ප්‍රතික්‍රියාව වැඩි වන අතර, ස්කන්ධ හුවමාරු ධාරිතාව දුර්වල වේ.
4. ප්රාචීරය
ප්රාචීරය ඉලෙක්ට්රෝන අවහිර කළ හැකි අතර අයන සම්ප්රේෂණය ඉටු කරයි. කෙසේ වෙතත්, ප්රාචීරයෙහි Li+ ප්‍රවාහනය කිරීමේ හැකියාව අඩු වන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝලය ආදියෙහි වියෝජන නිෂ්පාදන මගින් ප්‍රාචීර සිදුරු අවහිර වූ විට හෝ ප්රාචීරය අධික උෂ්ණත්වවලදී හැකිළෙන විට හෝ ප්රාචීරය වයසට ගිය විට ය. මීට අමතරව, අභ්‍යන්තර කෙටි පරිපථයට තුඩු දෙන ප්රාචීරය සිදුරු කරන ලිතියම් ඩෙන්ඩ්‍රයිට් සෑදීම එහි අසාර්ථක වීමට ප්‍රධාන හේතුවයි.
5. තරල එකතු කිරීම
එකතු කරන්නා නිසා ධාරිතාව අහිමි වීමට හේතුව සාමාන්යයෙන් එකතු කරන්නාගේ විඛාදනයයි. ඉහළ විභවයන්හිදී ඔක්සිකරණය වීම පහසු නිසා තඹ සෘණ එකතු කරන්නා ලෙස භාවිතා කරන අතර ඇලුමිනියම් ධන එකතු කරන්නා ලෙස භාවිතා කරනුයේ අඩු විභවයන්හිදී ලිතියම් සමඟ ලිතියම්-ඇලුමිනියම් මිශ්‍ර ලෝහයක් සෑදීමට පහසු බැවිනි. අඩු වෝල්ටීයතාවයක් යටතේ (1.5V සහ ඊට අඩු, අධික ලෙස විසර්ජනය වීම), තඹ ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ Cu2+ දක්වා ඔක්සිකරණය වී සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ මතුපිට තැන්පත් වන අතර ලිතියම් ඉවත් කිරීමට බාධා කරයි, ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ධාරිතාව පිරිහී යයි. සහ ධනාත්මක පැත්තෙන්, අධික ලෙස ආරෝපණය කිරීමබැටරියඅභ්යන්තර ප්රතිරෝධය හා ධාරිතාව පිරිහීම වැඩි කිරීමට හේතු වන ඇලුමිනියම් එකතු කරන්නාගේ වලවල් ඇති කරයි.
6. ආරෝපණ සහ විසර්ජන සාධක
අධික ආරෝපණ සහ විසර්ජන ගුණකයන් ලිතියම්-අයන බැටරිවල වේගවත් ධාරිතාව පිරිහීමට හේතු විය හැක. ආරෝපණ/විසර්ජන ගුණකයේ වැඩි වීම යනු බැටරියේ ධ්‍රැවීකරණ සම්බාධනය ඒ අනුව වැඩි වන අතර එමඟින් ධාරිතාව අඩුවීමට හේතු වේ. මීට අමතරව, ඉහළ ගුණ කිරීමේ වේගයකින් ආරෝපණය කිරීම සහ විසර්ජනය කිරීම මගින් ජනනය වන විසරණය-ප්‍රේරිත ආතතිය කැතෝඩ ක්‍රියාකාරී ද්රව්ය නැතිවීමට සහ බැටරියේ වයසට යාම වේගවත් කරයි.
බැටරි අධික ලෙස ආරෝපණය කිරීමේදී සහ අධික ලෙස විසර්ජනය කිරීමේදී, සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ලිතියම් වර්ෂාපතනයට ගොදුරු වේ, ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩ අධික ලිතියම් ඉවත් කිරීමේ යාන්ත්‍රණය බිඳ වැටේ, සහ ඉලෙක්ට්‍රෝලය ඔක්සිකාරක වියෝජනය (අතුරු නිෂ්පාදන සහ වායු නිෂ්පාදනය ඇතිවීම) වේගවත් වේ. බැටරිය අධික ලෙස විසර්ජනය වූ විට, තඹ තීරු විසුරුවා හැරීමට නැඹුරු වේ (ලිතියම් ඩී-එම්බෙඩ් කිරීමට බාධාවක්, හෝ සෘජුවම තඹ ඩෙන්ඩ්‍රයිට් ජනනය කරයි), ධාරිතා පිරිහීමකට හෝ බැටරි ක්‍රියා විරහිත වීමට හේතු වේ.
ආරෝපණ ක්‍රමෝපාය අධ්‍යයනයන් පෙන්වා දී ඇත්තේ ආරෝපණ කපා හැරීමේ වෝල්ටීයතාවය 4V වන විට, ආරෝපණ කපා හැරීමේ වෝල්ටීයතාවය (උදා: 3.95V) නිසි ලෙස අඩු කිරීමෙන් බැටරියේ චක්‍ර ආයු කාලය වැඩි දියුණු කළ හැකි බවයි. 80% SOC වෙත වේගවත් ආරෝපණයකට වඩා 100% SOC දක්වා බැටරියක් වේගයෙන් ආරෝපණය කිරීම වේගයෙන් දිරාපත් වන බව ද පෙන්වා දී ඇත. මීට අමතරව, Li et al. ස්පන්දනය මඟින් ආරෝපණ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කළ හැකි වුවද, බැටරියේ අභ්‍යන්තර ප්රතිරෝධය සැලකිය යුතු ලෙස ඉහළ යනු ඇති අතර සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ක්‍රියාකාරී ද්රව්ය නැතිවීම බරපතල බව සොයා ගන්නා ලදී.
7.උෂ්ණත්වය
ධාරිතාව මත උෂ්ණත්වයේ බලපෑමලිතියම්-අයන බැටරිද ඉතා වැදගත් වේ. දිගු කාලයක් සඳහා ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ක්‍රියා කරන විට, බැටරිය තුළ පැති ප්‍රතික්‍රියා වැඩි වීමක් සිදු වේ (උදා: ඉලෙක්ට්‍රෝලය වියෝජනය වීම), ආපසු හැරවිය නොහැකි ධාරිතාව අහිමි වීමට හේතු වේ. දිගු කාලයක් අඩු උෂ්ණත්වවලදී ක්‍රියා කරන විට, බැටරියේ සම්පූර්ණ සම්බාධනය වැඩි වේ (විද්‍යුත් විච්ඡේදක සන්නායකතාවය අඩු වේ, SEI සම්බාධනය වැඩි වේ, සහ විද්‍යුත් රසායනික ප්‍රතික්‍රියා වල වේගය අඩු වේ), සහ බැටරියෙන් ලිතියම් වර්ෂාපතනය සිදු වේ.
ලිතියම්-අයන බැටරි ධාරිතාව පිරිහීමට ප්‍රධාන හේතුව ඉහත කරුණයි, ඉහත හැඳින්වීම හරහා ඔබට ලිතියම්-අයන බැටරි ධාරිතාව පිරිහීමට හේතු පිළිබඳව අවබෝධයක් ඇතැයි මම විශ්වාස කරමි.
පසු කාලය: ජූලි-24-2023