വൈദ്യുത വാഹന വിപണിയുടെ ചൂടേറിയ ബിരുദം സ്വാധീനിച്ചു,ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ, വൈദ്യുത വാഹനങ്ങളുടെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളിലൊന്ന് എന്ന നിലയിൽ, വലിയ അളവിൽ ഊന്നൽ നൽകിയിട്ടുണ്ട്.ദീർഘായുസ്സ്, ഉയർന്ന പവർ, നല്ല സുരക്ഷിതമായ ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററി എന്നിവ വികസിപ്പിക്കാൻ ആളുകൾ പ്രതിജ്ഞാബദ്ധരാണ്.അവയിൽ, ശോഷണംലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിശേഷി എല്ലാവരുടെയും ശ്രദ്ധയ്ക്ക് വളരെ യോഗ്യമാണ്, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ശോഷണത്തിൻ്റെ കാരണങ്ങളെക്കുറിച്ചോ മെക്കാനിസത്തെക്കുറിച്ചോ പൂർണ്ണമായ ധാരണ മാത്രം, പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ ശരിയായ മരുന്ന് നിർദ്ദേശിക്കാൻ കഴിയും, ആ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ശേഷി എന്തുകൊണ്ട് ശോഷണം?
ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ശേഷി കുറയാനുള്ള കാരണങ്ങൾ
1.പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് മെറ്റീരിയൽ
സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകളിൽ ഒന്നാണ് LiCoO2 (3C വിഭാഗം വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ പവർ ബാറ്ററികൾ അടിസ്ഥാനപരമായി ടെർനറി, ലിഥിയം അയേൺ ഫോസ്ഫേറ്റ് എന്നിവ വഹിക്കുന്നു).സൈക്കിളുകളുടെ എണ്ണം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, സജീവമായ ലിഥിയം അയോണുകളുടെ നഷ്ടം ശേഷി ശോഷണത്തിന് കൂടുതൽ സംഭാവന നൽകുന്നു.200 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം, LiCoO2 ഒരു ഘട്ടം പരിവർത്തനത്തിന് വിധേയമായില്ല, പകരം ലാമെല്ലാർ ഘടനയിൽ മാറ്റം വരുത്തി, ഇത് Li+ ഡീ-എംബെഡിംഗിൽ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ സൃഷ്ടിച്ചു.
LiFePO4 ന് നല്ല ഘടനാപരമായ സ്ഥിരതയുണ്ട്, എന്നാൽ ആനോഡിലെ Fe3+ ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡിലെ Fe ലോഹമായി ലയിക്കുകയും കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ആനോഡ് ധ്രുവീകരണം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു.LiFePO4 കണികകളുടെ പൂശിയോ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിലൂടെയോ സാധാരണയായി Fe3+ പിരിച്ചുവിടൽ തടയപ്പെടുന്നു.
NCM ടെർനറി മെറ്റീരിയലുകൾ ① ട്രാൻസിഷൻ മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലിലെ ട്രാൻസിഷൻ മെറ്റൽ അയോണുകൾ ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ ലയിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്, അങ്ങനെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ സ്വതന്ത്രമാകുകയോ നെഗറ്റീവ് വശത്ത് നിക്ഷേപിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നത് ശേഷി ശോഷണത്തിന് കാരണമാകുന്നു;② വോൾട്ടേജ് 4.4V വേഴ്സസ് Li+/Li-നേക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കുമ്പോൾ, ത്രിമാന മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഘടനാപരമായ മാറ്റം ശേഷി ശോഷണത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു;③ Li-Ni മിക്സഡ് വരികൾ, Li+ ചാനലുകളുടെ തടസ്സത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
LiMnO4 അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിലെ ശേഷി ശോഷണത്തിൻ്റെ പ്രധാന കാരണങ്ങൾ 1. ജാൻ-ടെല്ലർ വ്യതിയാനം പോലെയുള്ള മാറ്റാനാവാത്ത ഘട്ടം അല്ലെങ്കിൽ ഘടനാപരമായ മാറ്റങ്ങൾ;കൂടാതെ 2. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ Mn ലയനം (ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ HF ൻ്റെ സാന്നിധ്യം), അനുപാത പ്രതികരണങ്ങൾ, അല്ലെങ്കിൽ ആനോഡിലെ കുറവ്.
2.നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് മെറ്റീരിയലുകൾ
ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ ആനോഡ് വശത്തുള്ള ലിഥിയം മഴയുടെ ഉൽപാദനം (ലിഥിയത്തിൻ്റെ ഒരു ഭാഗം "ഡെഡ് ലിഥിയം" ആയി മാറുന്നു അല്ലെങ്കിൽ ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു), കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ, ലിഥിയം അയോൺ വ്യാപനം മന്ദഗതിയിലാകുന്നു, ലിഥിയം മഴയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു, കൂടാതെ ലിഥിയം മഴയും സംഭവിക്കാൻ സാധ്യതയുണ്ട്. N/P അനുപാതം വളരെ കുറവായിരിക്കുമ്പോൾ.
ആനോഡ് വശത്ത് SEI ഫിലിമിൻ്റെ ആവർത്തിച്ചുള്ള നാശവും വളർച്ചയും ലിഥിയം ശോഷണത്തിനും ധ്രുവീകരണത്തിനും കാരണമാകുന്നു.
സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ആനോഡിലെ ലിഥിയം ഉൾച്ചേർക്കൽ/ഡി-ലിഥിയം നീക്കം ചെയ്യൽ ആവർത്തിച്ചുള്ള പ്രക്രിയ, സിലിക്കൺ കണങ്ങളുടെ വോളിയം വിപുലീകരണത്തിനും വിള്ളൽ പരാജയത്തിനും ഇടയാക്കും.അതിനാൽ, സിലിക്കൺ ആനോഡിന്, അതിൻ്റെ വോളിയം വിപുലീകരണം തടയുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗം കണ്ടെത്തുന്നത് വളരെ പ്രധാനമാണ്.
3.ഇലക്ട്രോലൈറ്റ്
ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ ഘടകങ്ങൾ ശേഷി ശോഷണത്തിന് കാരണമാകുന്നുലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾഉൾപ്പെടുന്നു:
1. ഓക്‌സിഡേഷൻ സാധ്യത 5V വേഴ്സസ് ലി+/ലിയിൽ കൂടുതലാണെങ്കിൽ അല്ലെങ്കിൽ റിഡക്ഷൻ പൊട്ടൻഷ്യൽ 0.8V-ൽ താഴെയാണെങ്കിൽ (വ്യത്യസ്ത ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വിഘടിപ്പിക്കൽ വോൾട്ടേജ് വ്യത്യസ്തം), വിഘടിപ്പിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്.ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിന് (ഉദാ. LiPF6), സ്ഥിരത കുറവായതിനാൽ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ (55℃-ൽ കൂടുതൽ) വിഘടിപ്പിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്.
2. സൈക്കിളുകളുടെ എണ്ണം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റും പോസിറ്റീവ്, നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡുകളും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് ബഹുജന കൈമാറ്റ ശേഷി ദുർബലമാക്കുന്നു.
4. ഡയഫ്രം
ഡയഫ്രത്തിന് ഇലക്ട്രോണുകളെ തടയാനും അയോണുകളുടെ പ്രക്ഷേപണം നിറവേറ്റാനും കഴിയും.എന്നിരുന്നാലും, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൻ്റെ വിഘടിപ്പിക്കൽ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ വഴി ഡയഫ്രം ദ്വാരങ്ങൾ തടയപ്പെടുമ്പോഴോ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഡയഫ്രം ചുരുങ്ങുമ്പോഴോ ഡയഫ്രം പ്രായമാകുമ്പോഴോ Li+ കൊണ്ടുപോകാനുള്ള ഡയഫ്രത്തിൻ്റെ കഴിവ് കുറയുന്നു.കൂടാതെ, ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടിലേക്ക് നയിക്കുന്ന ഡയഫ്രം തുളച്ചുകയറുന്ന ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകളുടെ രൂപീകരണം അതിൻ്റെ പരാജയത്തിൻ്റെ പ്രധാന കാരണമാണ്.
5. ദ്രാവകം ശേഖരിക്കുന്നു
കളക്ടർ മൂലമുള്ള ശേഷി നഷ്ടപ്പെടാനുള്ള കാരണം പൊതുവെ കളക്ടറുടെ നാശമാണ്.ഉയർന്ന പൊട്ടൻഷ്യലിൽ ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യാൻ എളുപ്പമുള്ളതിനാൽ ചെമ്പ് നെഗറ്റീവ് കളക്ടറായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതേസമയം അലൂമിനിയം പോസിറ്റീവ് കളക്ടറായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, കാരണം കുറഞ്ഞ പൊട്ടൻഷ്യലിൽ ലിഥിയം ഉപയോഗിച്ച് ലിഥിയം-അലൂമിനിയം അലോയ് ഉണ്ടാക്കുന്നത് എളുപ്പമാണ്.കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജിൽ (1.5V-ലും താഴെയും, ഓവർ-ഡിസ്ചാർജ്), ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ കോപ്പർ Cu2+ ആയി ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യുകയും നെഗറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ലിഥിയം ഡീ-എംബെഡിംഗിനെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു, ഇത് ശേഷി ശോഷണത്തിന് കാരണമാകുന്നു.പോസിറ്റീവ് വശത്ത്, അമിത ചാർജിംഗ്ബാറ്ററിഅലൂമിനിയം കളക്ടറുടെ കുഴിക്ക് കാരണമാകുന്നു, ഇത് ആന്തരിക പ്രതിരോധവും ശേഷി ശോഷണവും വർദ്ധിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
6. ചാർജും ഡിസ്ചാർജ് ഘടകങ്ങളും
അമിതമായ ചാർജും ഡിസ്ചാർജ് മൾട്ടിപ്ലയറുകളും ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ത്വരിതഗതിയിലുള്ള ശേഷി ശോഷണത്തിന് കാരണമാകും.ചാർജ്/ഡിസ്ചാർജ് ഗുണിതത്തിലെ വർദ്ധനവ് അർത്ഥമാക്കുന്നത് ബാറ്ററിയുടെ ധ്രുവീകരണ ഇംപെഡൻസ് അതിനനുസരിച്ച് വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് ശേഷി കുറയുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു എന്നാണ്.കൂടാതെ, ഉയർന്ന ഗുണന നിരക്കിൽ ചാർജ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെയും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെയും ഉണ്ടാകുന്ന ഡിഫ്യൂഷൻ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് സ്ട്രെസ് കാഥോഡ് ആക്റ്റീവ് മെറ്റീരിയൽ നഷ്ടപ്പെടുന്നതിനും ബാറ്ററിയുടെ ത്വരിതഗതിയിലുള്ള പ്രായമാകുന്നതിനും കാരണമാകുന്നു.
ബാറ്ററികൾ അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്യുന്നതും അമിതമായി ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുന്നതുമായ സാഹചര്യത്തിൽ, നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ലിഥിയം മഴയ്ക്ക് സാധ്യതയുണ്ട്, പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് അമിതമായ ലിഥിയം നീക്കംചെയ്യൽ സംവിധാനം തകരുന്നു, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൻ്റെ ഓക്സിഡേറ്റീവ് വിഘടനം (ഉപ-ഉൽപ്പന്നങ്ങളും വാതക ഉൽപാദനവും ഉണ്ടാകുന്നത്) ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു.ബാറ്ററി അമിതമായി ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ, കോപ്പർ ഫോയിൽ അലിഞ്ഞുപോകുന്നു (ലിഥിയം ഡീ-എംബെഡിംഗിനെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു, അല്ലെങ്കിൽ നേരിട്ട് കോപ്പർ ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു), ഇത് ശേഷി നശിക്കുന്നതിനോ ബാറ്ററി തകരാറിലേക്കോ നയിക്കുന്നു.
ചാർജിംഗ് കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജ് 4V ആയിരിക്കുമ്പോൾ, ചാർജിംഗ് കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജ് (ഉദാ, 3.95V) ഉചിതമായി കുറയ്ക്കുന്നത് ബാറ്ററിയുടെ സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്ന് ചാർജിംഗ് സ്ട്രാറ്റജി പഠനങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.80% SOC ലേക്ക് വേഗത്തിൽ ചാർജുചെയ്യുന്നതിനേക്കാൾ വേഗത്തിൽ 100% SOC ലേക്ക് ബാറ്ററി ചാർജ് ചെയ്യുന്നത് വേഗത്തിൽ നശിക്കുന്നു എന്നും തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.കൂടാതെ, Li et al.പൾസിംഗ് ചാർജിംഗ് കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുമെങ്കിലും, ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഗണ്യമായി ഉയരും, കൂടാതെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ആക്റ്റീവ് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ നഷ്ടം ഗുരുതരമാണ്.
7. താപനില
ശേഷിയിൽ താപനിലയുടെ പ്രഭാവംലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾഎന്നതും വളരെ പ്രധാനമാണ്.ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ ദീർഘനേരം പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ, ബാറ്ററിയ്ക്കുള്ളിൽ പാർശ്വപ്രതികരണങ്ങൾ വർദ്ധിക്കുന്നു (ഉദാ. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൻ്റെ വിഘടനം), ഇത് മാറ്റാനാകാത്ത ശേഷി നഷ്ടത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ ദീർഘനേരം പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ, ബാറ്ററിയുടെ മൊത്തം ഇംപെഡൻസ് വർദ്ധിക്കുന്നു (ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ചാലകത കുറയുന്നു, SEI ഇംപെഡൻസ് വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ നിരക്ക് കുറയുന്നു), കൂടാതെ ബാറ്ററിയിൽ നിന്നുള്ള ലിഥിയം മഴയും സംഭവിക്കാൻ സാധ്യതയുണ്ട്.
ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി കപ്പാസിറ്റി ഡീഗ്രഡേഷൻ്റെ പ്രധാന കാരണം മുകളിൽ പറഞ്ഞതാണ്, മുകളിൽ പറഞ്ഞ ആമുഖത്തിലൂടെ നിങ്ങൾക്ക് ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി കപ്പാസിറ്റി ഡിഗ്രേഡേഷൻ്റെ കാരണങ്ങളെക്കുറിച്ച് ധാരണയുണ്ടെന്ന് ഞാൻ വിശ്വസിക്കുന്നു.
പോസ്റ്റ് സമയം: ജൂലൈ-24-2023