மென்மையான பேக் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் வீக்கம் ஏற்படுவதற்கான காரணங்களின் சுருக்கம்

மென்மையான பேக் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் வீக்கம் ஏற்படுவதற்கான காரணங்களின் சுருக்கம்

மென்மையான பேக் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் வீக்கத்திற்கு பல காரணங்கள் உள்ளன. சோதனை ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு அனுபவத்தின் அடிப்படையில், ஆசிரியர் லித்தியம் பேட்டரி வீக்கம் ஏற்படுவதற்கான காரணங்களை மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கிறார்: முதலாவதாக, சைக்கிள் ஓட்டும் போது பேட்டரி மின்முனையின் விரிவாக்கத்தால் ஏற்படும் தடிமன் அதிகரிப்பு; இரண்டாவது, வாயுவை உருவாக்க எலக்ட்ரோலைட்டின் ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் சிதைவு ஆகியவற்றால் ஏற்படும் வீக்கம். மூன்றாவது, லேசாக பேட்டரி பேக்கேஜிங் காரணமாக ஈரப்பதம் மற்றும் சேதமடைந்த மூலைகள் போன்ற செயல்முறை குறைபாடுகளால் ஏற்படும் வீக்கம் ஆகும். வெவ்வேறு பேட்டரி அமைப்புகளில், பேட்டரியின் தடிமன் மாற்றத்திற்கான முக்கிய காரணி வேறுபட்டது. எடுத்துக்காட்டாக, லித்தியம் டைட்டனேட் எதிர்மறை மின்முனை அமைப்புகளில், வீக்கம் ஏற்படுவதற்கான முக்கிய காரணி வாயு டிரம் ஆகும்; கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனை அமைப்பில், மின்முனைத் தகட்டின் தடிமன் மற்றும் வாயு உற்பத்தி இரண்டும் பேட்டரியின் வீக்கத்தை ஊக்குவிக்கின்றன.

1, எலக்ட்ரோடு தட்டு தடிமன் மாற்றம்

கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனையின் விரிவாக்கத்தை பாதிக்கும் காரணிகள் மற்றும் வழிமுறைகள் பற்றிய விவாதம்

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் சார்ஜ் செய்யும் போது செல் தடிமன் அதிகரிப்பது எதிர்மறை மின்முனையின் விரிவாக்கத்திற்கு முக்கியமாகக் காரணம். நேர்மறை மின்முனையின் விரிவாக்க விகிதம் 2-4% மட்டுமே, மற்றும் எதிர்மறை மின்முனையானது பொதுவாக கிராஃபைட், பிசின் மற்றும் கடத்தும் கார்பன் ஆகியவற்றால் ஆனது. கிராஃபைட் பொருளின் விரிவாக்க விகிதம் ~10% ஐ அடைகிறது, மேலும் கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனை விரிவாக்க விகிதத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் முக்கிய செல்வாக்கு காரணிகள்: SEI பட உருவாக்கம், சார்ஜ் நிலை (SOC), செயல்முறை அளவுருக்கள் மற்றும் பிற செல்வாக்கு செலுத்தும் காரணிகள்.

(1) SEI படத்தால் உருவாக்கப்பட்ட லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் முதல் சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செயல்முறையின் போது, ​​எலக்ட்ரோலைட் கிராஃபைட் துகள்களின் திட-திரவ இடைமுகத்தில் குறைப்பு எதிர்வினைக்கு உட்படுகிறது, மின்முனையின் மேற்பரப்பை உள்ளடக்கிய ஒரு செயலற்ற அடுக்கு (SEI படம்) உருவாக்குகிறது. பொருள். SEI படத்தின் உருவாக்கம் அனோட் தடிமனை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது, மேலும் SEI படத்தின் உருவாக்கம் காரணமாக, செல் தடிமன் சுமார் 4% அதிகரிக்கிறது. நீண்ட கால சைக்கிள் ஓட்டுதல் செயல்முறையின் கண்ணோட்டத்தில், வெவ்வேறு கிராஃபைட்டின் உடல் அமைப்பு மற்றும் குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பகுதியைப் பொறுத்து, சைக்கிள் ஓட்டுதல் செயல்முறையானது SEI ஐக் கலைத்து, புதிய SEI உற்பத்தியின் மாறும் செயல்முறையை ஏற்படுத்தும், ஃபிளாக் கிராஃபைட் அதிக விரிவாக்கம் கொண்டது. கோள கிராஃபைட்டை விட விகிதம்.

(2) சார்ஜ் செய்யப்பட்ட நிலை பேட்டரி கலத்தின் சைக்கிள் ஓட்டுதல் செயல்பாட்டின் போது, ​​கிராஃபைட் அனோடின் தொகுதி விரிவாக்கம் பேட்டரி கலத்தின் SOC உடன் நல்ல காலமுறை செயல்பாட்டு உறவை வெளிப்படுத்துகிறது. அதாவது, லித்தியம் அயனிகள் கிராஃபைட்டில் தொடர்ந்து உட்பொதிக்கப்படுவதால் (பேட்டரி கலத்தின் SOC அதிகரிப்புடன்), தொகுதி படிப்படியாக விரிவடைகிறது. லித்தியம் அயனிகள் கிராஃபைட் அனோடில் இருந்து பிரிவதால், பேட்டரி கலத்தின் SOC படிப்படியாக குறைகிறது, மேலும் கிராஃபைட் அனோடின் தொடர்புடைய அளவு படிப்படியாக குறைகிறது.

(3) செயல்முறை அளவுருக்களின் கண்ணோட்டத்தில், சுருக்க அடர்த்தியானது கிராஃபைட் அனோடில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. மின்முனையின் குளிர் அழுத்தும் செயல்முறையின் போது, ​​கிராஃபைட் அனோட் ஃபிலிம் லேயரில் ஒரு பெரிய அழுத்த அழுத்தம் உருவாகிறது, இது அடுத்தடுத்த உயர் வெப்பநிலை பேக்கிங் மற்றும் மின்முனையின் பிற செயல்முறைகளில் முழுமையாக வெளியிடுவது கடினம். லித்தியம் அயன் செருகல் மற்றும் பற்றின்மை, பிசின் மீது எலக்ட்ரோலைட் வீக்கம் போன்ற பல காரணிகளின் ஒருங்கிணைந்த விளைவுகளால் பேட்டரி செல் சுழற்சி சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங்கிற்கு உட்படும் போது, ​​சைக்கிள் ஓட்டுதலின் போது சவ்வு அழுத்தம் வெளியிடப்படுகிறது, மேலும் விரிவாக்க விகிதம் அதிகரிக்கிறது. மறுபுறம், சுருக்க அடர்த்தியானது அனோட் ஃபிலிம் லேயரின் துளை திறனை தீர்மானிக்கிறது. ஃபிலிம் லேயரில் உள்ள துளை திறன் பெரியது, இது எலக்ட்ரோடு விரிவாக்கத்தின் அளவை திறம்பட உறிஞ்சும். துளை திறன் சிறியது, மற்றும் மின்முனை விரிவாக்கம் ஏற்படும் போது, ​​விரிவாக்கத்தால் உருவாக்கப்பட்ட அளவை உறிஞ்சுவதற்கு போதுமான இடம் இல்லை. இந்த நேரத்தில், விரிவாக்கமானது ஃபிலிம் லேயரின் வெளிப்புறத்தை நோக்கி மட்டுமே விரிவடையும், இது அனோட் படத்தின் தொகுதி விரிவாக்கமாக வெளிப்படுகிறது.

(4) பிசின் பிணைப்பு வலிமை (பிசின், கிராஃபைட் துகள்கள், கடத்தும் கார்பன் மற்றும் சேகரிப்பாளருக்கும் திரவத்திற்கும் இடையிலான இடைமுகத்தின் பிணைப்பு வலிமை), சார்ஜ் வெளியேற்ற விகிதம், பிசின் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டின் வீக்கம் திறன் போன்ற பிற காரணிகள் , கிராஃபைட் துகள்களின் வடிவம் மற்றும் குவியலிடுதல் அடர்த்தி, மற்றும் சைக்கிள் ஓட்டுதல் செயல்பாட்டின் போது பிசின் தோல்வியினால் ஏற்படும் மின்முனை அளவு அதிகரிப்பு ஆகியவை அனோட் விரிவாக்கத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிலான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன.

விரிவாக்க வீதத்தின் கணக்கீடு:

விரிவாக்க விகிதக் கணக்கீட்டிற்கு, X மற்றும் Y திசைகளில் அனோட் பிளேட்டின் அளவை அளவிட அனிம் முறையைப் பயன்படுத்தவும், Z திசையில் தடிமன் அளவிட மைக்ரோமீட்டரைப் பயன்படுத்தவும், மேலும் ஸ்டாம்பிங் பிளேட் மற்றும் எலக்ட்ரிக் கோர் முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பிறகு தனித்தனியாக அளவிடவும்.

                                               படம் 1 அனோட் தட்டு அளவீட்டின் திட்ட வரைபடம்

எதிர்மறை மின்முனை விரிவாக்கத்தில் சுருக்க அடர்த்தி மற்றும் பூச்சு தரத்தின் தாக்கம்

சுருக்க அடர்த்தி மற்றும் பூச்சு தரத்தை காரணிகளாகப் பயன்படுத்தி, ஒரு முழு காரணி ஆர்த்தோகனல் சோதனை வடிவமைப்பிற்கு மூன்று வெவ்வேறு நிலைகள் எடுக்கப்பட்டன (அட்டவணை 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது), மற்ற நிபந்தனைகள் ஒவ்வொரு குழுவிற்கும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.

படம் 2 (a) மற்றும் (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பேட்டரி செல் முழுவதுமாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பிறகு, X/Y/Z திசையில் அனோட் தாளின் விரிவாக்க விகிதம் சுருக்க அடர்த்தியின் அதிகரிப்புடன் அதிகரிக்கிறது. சுருக்க அடர்த்தி 1.5g/cm3 இலிருந்து 1.7g/cm3 ஆக அதிகரிக்கும் போது, ​​X/Y திசையில் விரிவாக்க விகிதம் 0.7% இலிருந்து 1.3% ஆகவும், Z திசையில் விரிவாக்க விகிதம் 13% முதல் 18% ஆகவும் அதிகரிக்கிறது. படம் 2 (a) இலிருந்து, வெவ்வேறு சுருக்க அடர்த்திகளின் கீழ், X திசையில் விரிவாக்க விகிதம் Y திசையை விட அதிகமாக இருப்பதைக் காணலாம். இந்த நிகழ்வுக்கான முக்கிய காரணம் துருவ தட்டின் குளிர் அழுத்தும் செயல்முறையால் ஏற்படுகிறது. குளிர் அழுத்தும் செயல்பாட்டின் போது, ​​துருவ தட்டு அழுத்தும் உருளை வழியாக செல்லும் போது, ​​குறைந்தபட்ச எதிர்ப்பின் விதியின் படி, பொருள் வெளிப்புற சக்திகளுக்கு உட்படுத்தப்படும் போது, ​​பொருள் துகள்கள் குறைந்தபட்ச எதிர்ப்பின் திசையில் பாயும்.

                           படம் 2 வெவ்வேறு திசைகளில் அனோட்களின் விரிவாக்க விகிதம்

அனோட் தட்டு குளிர்ச்சியாக அழுத்தப்படும் போது, ​​குறைந்த எதிர்ப்பைக் கொண்ட திசை MD திசையில் உள்ளது (எலக்ட்ரோட் தட்டின் Y திசை, படம் 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது). MD திசையில் அழுத்தத்தை வெளியிடுவது எளிதானது, அதே சமயம் TD திசை (எலக்ட்ரோட் பிளேட்டின் X திசை) அதிக எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது, இது உருட்டல் செயல்பாட்டின் போது அழுத்தத்தை வெளியிடுவது கடினம். MD திசையை விட TD திசையில் அழுத்தம் அதிகமாக உள்ளது. எனவே, எலெக்ட்ரோட் ஷீட் முழுவதுமாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பிறகு, X திசையில் விரிவாக்க விகிதம் Y திசையை விட அதிகமாக இருக்கும். மறுபுறம், சுருக்க அடர்த்தி அதிகரிக்கிறது, மற்றும் மின்முனை தாளின் துளை திறன் குறைகிறது (படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது). சார்ஜ் செய்யும் போது, ​​கிராஃபைட் விரிவாக்கத்தின் அளவை உறிஞ்சுவதற்கு அனோட் ஃபிலிம் லேயருக்குள் போதுமான இடம் இல்லை, மேலும் வெளிப்புற வெளிப்பாடு என்னவென்றால், எலக்ட்ரோடு தாள் X, Y மற்றும் Z திசைகளில் முழுவதுமாக விரிவடைகிறது. புள்ளிவிவரங்கள் 2 (c) மற்றும் (d), பூச்சு தரம் 0.140g/1540.25mm2 இலிருந்து 0.190g/1540.25mm2 வரை அதிகரித்திருப்பதைக் காணலாம், X திசையில் விரிவாக்க விகிதம் 0.84% ​​இலிருந்து 1.15% ஆக அதிகரித்தது. Y திசையில் விரிவாக்க விகிதம் 0.89% இலிருந்து 1.05% ஆக அதிகரித்துள்ளது. Z திசையில் விரிவாக்க விகிதத்தின் போக்கு X/Y திசையில் உள்ளதற்கு நேர்மாறாக உள்ளது, இது 16.02% முதல் 13.77% வரை கீழ்நோக்கிய போக்கைக் காட்டுகிறது. கிராஃபைட் அனோடின் விரிவாக்கம் எக்ஸ், ஒய் மற்றும் இசட் திசைகளில் ஏற்ற இறக்கமான வடிவத்தை வெளிப்படுத்துகிறது, மேலும் பூச்சு தரத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் முக்கியமாக படத்தின் தடிமன் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றத்தில் பிரதிபலிக்கிறது. மேலே உள்ள நேர்மின்முனை மாறுபாடு முறை இலக்கிய முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகிறது, அதாவது, சேகரிப்பான் தடிமன் மற்றும் படத் தடிமன் ஆகியவற்றின் சிறிய விகிதம், சேகரிப்பாளரின் அழுத்தம் அதிகமாகும்.

                       படம் 3 அனோட் குளிர் அழுத்தும் செயல்முறையின் திட்ட வரைபடம்

                     படம் 4 வெவ்வேறு சுருக்க அடர்த்திகளின் கீழ் வெற்றிடப் பின்னத்தில் மாற்றங்கள்

எதிர்மறை மின்முனை விரிவாக்கத்தில் செப்புப் படலத்தின் தடிமன் விளைவு

செப்புப் படலத்தின் தடிமன் மற்றும் பூச்சுத் தரம் ஆகிய இரண்டு செல்வாக்கு செலுத்தும் காரணிகளைத் தேர்ந்தெடுக்கவும், செப்புப் படலத்தின் தடிமன் அளவுகள் முறையே 6 மற்றும் 8, μm. அனோட் பூச்சு நிறைகள் முறையே 0.140g/1, 540.25mm2, மற்றும் 0.190g/1, 540.25mm2. சுருக்க அடர்த்தி 1.6g/cm3, மற்றும் பிற நிலைமைகள் ஒவ்வொரு குழு சோதனைகளுக்கும் ஒரே மாதிரியாக இருந்தது. சோதனை முடிவுகள் படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. படம் 5 (a) மற்றும் (c), இரண்டு வெவ்வேறு பூச்சு குணங்களின் கீழ், X/Y திசையில் 8 μ m செப்புப் படலம் நேர்மின்வாயில் தாளின் விரிவாக்க விகிதம் குறைவாக இருப்பதைக் காணலாம். 6 μm விட. செப்புப் படலத்தின் தடிமன் அதிகரிப்பால் அதன் மீள் மாடுலஸில் அதிகரிப்பு ஏற்படுகிறது (படம் 6 ஐப் பார்க்கவும்), இது சிதைவுக்கான எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது மற்றும் நேர்மின்முனை விரிவாக்கத்தில் அதன் தடையை அதிகரிக்கிறது, இதன் விளைவாக விரிவாக்க வீதத்தில் குறைகிறது. இலக்கியத்தின் படி, அதே பூச்சு தரத்துடன், செப்புப் படலத்தின் தடிமன் அதிகரிக்கும் போது, ​​சேகரிப்பான் தடிமன் மற்றும் பட தடிமன் விகிதம் அதிகரிக்கிறது, சேகரிப்பாளரின் அழுத்தம் குறைகிறது மற்றும் மின்முனையின் விரிவாக்க விகிதம் குறைகிறது. Z திசையில், விரிவாக்க வீத மாற்றத்தின் போக்கு முற்றிலும் எதிர்மாறாக உள்ளது. படம் 5 (b) இலிருந்து, செப்புப் படலத்தின் தடிமன் அதிகரிக்கும் போது, ​​விரிவாக்க விகிதம் அதிகரிக்கிறது; புள்ளிவிவரங்கள் 5 (b) மற்றும் (d) ஆகியவற்றின் ஒப்பீட்டிலிருந்து, பூச்சு தரம் 0.140g/1 மற்றும் 540.25mm2 இலிருந்து 0.190g/1540.25mm2 ஆக அதிகரிக்கும் போது, ​​செப்புப் படலத்தின் தடிமன் அதிகரிக்கிறது மற்றும் விரிவாக்க விகிதம் குறைகிறது. தாமிரப் படலத்தின் தடிமன் அதிகரிப்பது, அதன் சொந்த அழுத்தத்தைக் (அதிக வலிமை) குறைப்பதற்குப் பயனளிக்கும் என்றாலும், படம் 5 (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இசட்-திசை விரிவாக்க வீதத்தில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கும், பட அடுக்கில் அழுத்தத்தை அதிகரிக்கும்; பூச்சு தரம் அதிகரிக்கும் போது, ​​தடிமனான செப்புப் படலம் ஃபிலிம் லேயரின் அழுத்த அதிகரிப்பில் ஊக்கமளிக்கும் விளைவைக் கொண்டிருந்தாலும், அது பட அடுக்கின் பிணைப்புத் திறனையும் அதிகரிக்கிறது. இந்த நேரத்தில், பிணைப்பு விசை மிகவும் தெளிவாகிறது மற்றும் Z-திசை விரிவாக்க விகிதம் குறைகிறது.

படம் 5 வெவ்வேறு செப்புத் தாள் தடிமன் மற்றும் பூச்சுத் தரம் கொண்ட அனோட்களின் பட விரிவாக்க விகிதத்தில் மாற்றங்கள்

                        படம் 6 வெவ்வேறு தடிமன் கொண்ட செப்புப் படலத்தின் அழுத்த-திரிபு வளைவுகள்

எதிர்மறை மின்முனை விரிவாக்கத்தில் கிராஃபைட் வகையின் விளைவு

சோதனைக்கு ஐந்து வெவ்வேறு வகையான கிராஃபைட் பயன்படுத்தப்பட்டது (அட்டவணை 2 ஐப் பார்க்கவும்), பூச்சு நிறை 0.165g/1540.25mm2, சுருக்க அடர்த்தி 1.6g/cm3 மற்றும் செப்புத் தாள் தடிமன் 8 μm. மற்ற நிபந்தனைகள் ஒரே மாதிரியானவை, மற்றும் சோதனை முடிவுகள் படம் 7 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. படம் 7 (a), X/Y திசையில் வெவ்வேறு கிராஃபைட்டுகளின் விரிவாக்க விகிதங்களில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் இருப்பதைக் காணலாம், குறைந்தபட்சம் 0.27% மற்றும் அதிகபட்சம் 1.14%. Z திசையில் விரிவாக்க விகிதங்கள் முறையே 15.44% மற்றும் 17.47% ஆகும். X/Y திசையில் பெரிய விரிவாக்கம் உள்ளவர்களுக்கு Z திசையில் சிறிய விரிவாக்கம் உள்ளது, இது பிரிவு 2.2 இல் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகிறது. A-1 கிராஃபைட்டைப் பயன்படுத்தும் செல்கள் 20% சிதைவு விகிதத்துடன் கடுமையான சிதைவைக் காட்டியது, அதே நேரத்தில் செல்களின் மற்ற குழுக்கள் சிதைவைக் காட்டவில்லை, X/Y விரிவாக்க வீதத்தின் அளவு செல் சிதைவில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது.

                            படம் 7 வெவ்வேறு கிராஃபைட் விரிவாக்க விகிதங்கள்

முடிவுரை

(1) சுருக்க அடர்த்தியை அதிகரிப்பது முழு நிரப்புதல் செயல்பாட்டின் போது X/Y மற்றும் Z திசைகளில் அனோட் தாளின் விரிவாக்க வீதத்தை அதிகரிக்கிறது, மேலும் X திசையில் விரிவாக்க விகிதம் Y திசையை விட அதிகமாக உள்ளது (X திசையானது அனோட் தாளின் குளிர் அழுத்தும் செயல்முறையின் போது ரோலர் அச்சு திசை, மற்றும் Y திசையானது இயந்திர பெல்ட் திசையாகும்).

(2) பூச்சு தரத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம், X/Y திசையில் விரிவாக்க விகிதம் அதிகரிக்கும் போது Z திசையில் விரிவாக்க விகிதம் குறைகிறது; பூச்சு தரத்தை அதிகரிப்பது திரவ சேகரிப்பில் இழுவிசை அழுத்தத்தை அதிகரிக்க வழிவகுக்கும்.

(3) தற்போதைய சேகரிப்பாளரின் வலிமையை மேம்படுத்துவது X/Y திசையில் நேர்மின்முனையின் விரிவாக்கத்தை அடக்கலாம்.

(4) பல்வேறு வகையான கிராஃபைட்கள் X/Y மற்றும் Z திசைகளில் விரிவாக்க விகிதங்களில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் கொண்டுள்ளன, X/Y திசையில் உள்ள விரிவாக்க அளவு செல் சிதைவின் மீது குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

2, பேட்டரி வாயு உற்பத்தியால் ஏற்படும் வீக்கம்

பேட்டரிகளின் உள் வாயு உற்பத்தியானது பேட்டரி வீக்கத்திற்கு மற்றொரு முக்கிய காரணமாகும், அது அறை வெப்பநிலை சைக்கிள் ஓட்டுதல், அதிக வெப்பநிலை சைக்கிள் ஓட்டுதல் அல்லது அதிக வெப்பநிலை சேமிப்பு ஆகியவற்றின் போது, ​​அது பல்வேறு அளவுகளில் வீக்கம் வாயு உற்பத்தியை உருவாக்கும். பேட்டரியின் ஆரம்ப சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் செயல்பாட்டின் போது, ​​எலக்ட்ரோடு மேற்பரப்பில் ஒரு SEI (சாலிட் எலக்ட்ரோலைட் இன்டர்ஃபேஸ்) படம் உருவாகும். எதிர்மறை SEI படத்தின் உருவாக்கம் முக்கியமாக EC (எத்திலீன் கார்பனேட்) குறைப்பு மற்றும் சிதைவிலிருந்து வருகிறது. அல்கைல் லித்தியம் மற்றும் Li2CO3 உற்பத்தியுடன், அதிக அளவு CO மற்றும் C2H4 உருவாக்கப்படுகின்றன. கரைப்பான்களில் உள்ள DMC (டைமிதில் கார்பனேட்) மற்றும் EMC (எத்தில் மெத்தில் கார்பனேட்) ஆகியவையும் RLiCO3 மற்றும் ROLiயை உருவாக்குகின்றன, அவை CH4, C2H6 மற்றும் C3H8 போன்ற வாயுக்களின் உற்பத்தியுடன் சேர்ந்து CO வாயுக்களும் உருவாகின்றன. PC (Propylene carbonate) அடிப்படையிலான எலக்ட்ரோலைட்டுகளில், வாயு உற்பத்தி ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாக உள்ளது, முக்கியமாக C3H8 வாயு PC குறைப்பால் உருவாக்கப்படுகிறது. லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் மென்மையான பேக் பேட்டரிகள் முதல் சுழற்சியின் போது 0.1C இல் சார்ஜ் செய்த பிறகு மிகக் கடுமையான பணவீக்கத்தை அனுபவிக்கின்றன. மேலே இருந்து பார்க்க முடியும், SEI உருவாக்கம் ஒரு பெரிய அளவு வாயு உற்பத்தி சேர்ந்து, இது ஒரு தவிர்க்க முடியாத செயல்முறை ஆகும். அசுத்தங்களில் H2O இருப்பதால், LiPF6 இல் உள்ள P-F பிணைப்பு நிலையற்றதாக மாறும், HF ஐ உருவாக்குகிறது, இது இந்த பேட்டரி அமைப்பின் உறுதியற்ற தன்மை மற்றும் வாயு உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கும். அதிகப்படியான H2O இருப்பது Li+ஐ உட்கொண்டு LiOH, LiO2 மற்றும் H2 ஆகியவற்றை உருவாக்கி வாயுக்களின் உற்பத்திக்கு வழிவகுக்கும். சேமிப்பு மற்றும் நீண்ட கால சார்ஜிங் மற்றும் வெளியேற்றும் செயல்முறைகளின் போது, ​​வாயுவையும் உருவாக்க முடியும். சீல் செய்யப்பட்ட லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளுக்கு, அதிக அளவு வாயு இருப்பதால், பேட்டரி விரிவடைந்து, அதன் செயல்திறனை பாதிக்கிறது மற்றும் அதன் சேவை வாழ்க்கையை குறைக்கிறது. பேட்டரி சேமிப்பகத்தின் போது எரிவாயு உற்பத்திக்கான முக்கிய காரணங்கள் பின்வருமாறு: (1) பேட்டரி அமைப்பில் H2O இருப்பது HF ஐ உருவாக்குவதற்கு வழிவகுக்கும், SEI க்கு சேதம் விளைவிக்கும். அமைப்பில் உள்ள O2 எலக்ட்ரோலைட்டின் ஆக்சிஜனேற்றத்தை ஏற்படுத்தலாம், இது அதிக அளவு CO2 உற்பத்திக்கு வழிவகுக்கும்; (2) முதல் உருவாக்கத்தின் போது உருவான SEI படமானது நிலையற்றதாக இருந்தால், சேமிப்பக கட்டத்தில் அது SEI படத்திற்கு சேதத்தை ஏற்படுத்தும், மேலும் SEI படத்தின் மறு பழுது முக்கியமாக ஹைட்ரோகார்பன்களால் ஆன வாயுக்களை வெளியிடும். பேட்டரியின் நீண்ட கால சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் சுழற்சியின் போது, ​​நேர்மறை பொருளின் படிக அமைப்பு மாறுகிறது, எலக்ட்ரோடு மேற்பரப்பில் உள்ள சீரற்ற புள்ளி திறன் மற்றும் பிற காரணிகள் சில புள்ளி சாத்தியங்களை மிக அதிகமாக ஏற்படுத்துகின்றன, மின்முனையில் எலக்ட்ரோலைட்டின் நிலைத்தன்மை. மேற்பரப்பு குறைகிறது, மின்முனையின் மேற்பரப்பில் முகமூடியின் நிலையான தடித்தல் மின்முனை இடைமுக எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது, மேலும் எதிர்வினை திறனை மேம்படுத்துகிறது, இதனால் மின்முனை மேற்பரப்பில் உள்ள எலக்ட்ரோலைட்டின் சிதைவு வாயுவை உருவாக்குகிறது, மேலும் நேர்மறை பொருள் வாயுவையும் வெளியிடலாம்.

வெவ்வேறு அமைப்புகளில், பேட்டரி பணவீக்கத்தின் அளவு மாறுபடும். கிராஃபைட் நெகடிவ் எலக்ட்ரோடு சிஸ்டம் பேட்டரியில், வாயு விரிவாக்கத்திற்கான முக்கிய காரணங்கள் SEI பட உருவாக்கம், கலத்தில் அதிக ஈரப்பதம், அசாதாரண உருவாக்கம் செயல்முறை, மோசமான பேக்கேஜிங் போன்றவை. மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, லித்தியம் டைட்டனேட் எதிர்மறை மின்முனை அமைப்பில், தொழில் Li4Ti5O12 மின்கலத்தின் வாயு விரிவாக்கம் முக்கியமாக பொருள் எளிதில் உறிஞ்சப்படுவதால் ஏற்படுகிறது என்று பொதுவாக நம்புகிறது, ஆனால் இந்த ஊகத்தை நிரூபிக்க எந்த உறுதியான ஆதாரமும் இல்லை. சியோங் மற்றும் பலர். தியான்ஜின் லிஷென் பேட்டரி நிறுவனம் 15வது சர்வதேச மின்வேதியியல் மாநாட்டின் சுருக்கத்தில், வாயு கலவையில் CO2, CO, அல்கேன்கள் மற்றும் ஒரு சிறிய அளவு ஓலிஃபின்கள் உள்ளன, ஆனால் அதன் குறிப்பிட்ட கலவை மற்றும் விகிதத்திற்கு தரவு ஆதரவை வழங்கவில்லை. Belharouak மற்றும் பலர். பேட்டரியின் வாயு உற்பத்தியை வகைப்படுத்த, வாயு குரோமடோகிராபி-மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரி கருவியைப் பயன்படுத்தியது. வாயுவின் முக்கிய கூறு H2, அதே போல் CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, C3H6 போன்றவை.

படம் 8 Li4Ti5O12/LiMn2O4 பேட்டரியின் வாயு கலவை 5 மாதங்கள் 30, 45 மற்றும் 60 ℃ இல் சைக்கிள் ஓட்டியது

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளுக்கு பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் எலக்ட்ரோலைட் அமைப்பு LiPF6/EC: EMC, LiPF6 எலக்ட்ரோலைட்டில் பின்வரும் சமநிலையைக் கொண்டுள்ளது.

PF5 என்பது ஒரு வலுவான அமிலமாகும், இது கார்பனேட்டுகளின் சிதைவை எளிதில் ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் PF5 இன் அளவு அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் அதிகரிக்கிறது. CO2, CO மற்றும் CxHy வாயுக்களை உற்பத்தி செய்யும் எலக்ட்ரோலைட்டை சிதைக்க PF5 உதவுகிறது. EC இன் சிதைவு CO மற்றும் CO2 வாயுக்களை உருவாக்குகிறது என்பதையும் கணக்கீடு சுட்டிக்காட்டுகிறது. C2H4 மற்றும் C3H6 ஆகியவை முறையே Ti4+ உடன் C2H6 மற்றும் C3H8 ஆகியவற்றின் ஆக்சிஜனேற்ற-குறைப்பு வினையால் உருவாக்கப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் Ti4+ Ti3+ ஆக குறைக்கப்படுகிறது. தொடர்புடைய ஆராய்ச்சியின்படி, எலெக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள நீரின் சுவடு அளவுகளில் இருந்து H2 உருவாக்கப்படுகிறது, ஆனால் எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள நீர் உள்ளடக்கம் பொதுவாக 20 × சுமார் 10-6, H2 வாயு உற்பத்திக்கு. ஷாங்காய் ஜியாவோ டோங் பல்கலைக்கழகத்தில் வூ கையின் பரிசோதனையானது குறைந்த பங்களிப்புடன் கிராஃபைட்/என்சிஎம்111 பேட்டரியைத் தேர்ந்தெடுத்தது, மேலும் உயர் மின்னழுத்தத்தின் கீழ் கார்பனேட்டின் சிதைவுதான் எச்2 இன் ஆதாரம் என்று முடிவு செய்தது.

3, வாயு உற்பத்தி மற்றும் விரிவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கும் அசாதாரண செயல்முறை

1. மோசமான பேக்கேஜிங் மோசமான பேக்கேஜிங்கால் ஏற்படும் உயர்த்தப்பட்ட பேட்டரி செல்களின் விகிதத்தை கணிசமாகக் குறைத்துள்ளது. மோசமான மேல் சீல், பக்க சீல் மற்றும் டிகாஸ் மூன்று பக்க பேக்கேஜிங் காரணங்கள் முன்பு அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. இருபுறமும் மோசமான பேக்கேஜிங் பேட்டரி கலத்திற்கு வழிவகுக்கும், இது முக்கியமாக மேல் சீல் மற்றும் வாயு நீக்கம் மூலம் குறிப்பிடப்படுகிறது. மேல் சீல் முக்கியமாக தாவல் நிலையில் மோசமான சீல் காரணமாகும், மேலும் வாயு நீக்கம் முக்கியமாக அடுக்குதல் (எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் ஜெல் காரணமாக Al இலிருந்து PP பிரிப்பது உட்பட) காரணமாகும். மோசமான பேக்கேஜிங் காற்றில் உள்ள ஈரப்பதத்தை பேட்டரி செல்லின் உட்புறத்தில் நுழையச் செய்கிறது, இதனால் எலக்ட்ரோலைட் சிதைந்து வாயுவை உருவாக்குகிறது.

2. பாக்கெட்டின் மேற்பரப்பு சேதமடைந்து, இழுக்கும் செயல்பாட்டின் போது பேட்டரி செல் அசாதாரணமாக சேதமடைகிறது அல்லது செயற்கையாக சேதமடைகிறது, இதன் விளைவாக பாக்கெட் சேதம் (பின்ஹோல்கள் போன்றவை) மற்றும் பேட்டரி கலத்தின் உட்புறத்தில் தண்ணீர் நுழைய அனுமதிக்கிறது.

3. கார்னர் சேதம்: மடிந்த மூலையில் உள்ள அலுமினியத்தின் சிறப்பு சிதைவின் காரணமாக, காற்றுப் பையை அசைப்பது மூலையை சிதைத்து அல் சேதத்தை ஏற்படுத்தும் (பேட்டரி செல் பெரியது, காற்றுப் பை பெரியது, அது எளிதாக இருக்கும். சேதமடைந்தது), தண்ணீரில் அதன் தடை விளைவை இழக்கிறது. சிக்கலைத் தணிக்க மூலைகளில் சுருக்க பசை அல்லது சூடான உருகும் பசை சேர்க்கலாம். மேலும் மேல் சீல் செய்த பிறகு ஒவ்வொரு செயல்பாட்டிலும் பேட்டரி செல்களை காற்றுப் பைகள் மூலம் நகர்த்துவது தடைசெய்யப்பட்டுள்ளது, மேலும் வயதான போர்டில் பேட்டரி செல் குளம் அலைவதைத் தடுக்க இயக்க முறைக்கு அதிக கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும்.

4. பேட்டரி செல் உள்ளே உள்ள நீர் உள்ளடக்கம் தரத்தை மீறுகிறது. நீர் உள்ளடக்கம் தரநிலையை மீறியவுடன், எலக்ட்ரோலைட் தோல்வியடைந்து வாயுவை உருவாக்கம் அல்லது வாயு நீக்கம் செய்த பிறகு உற்பத்தி செய்யும். பேட்டரியின் உள்ளே அதிகப்படியான நீர் இருப்பதற்கான முக்கிய காரணங்கள்: எலக்ட்ரோலைட்டில் அதிகப்படியான நீர் உள்ளடக்கம், பேக்கிங்கிற்குப் பிறகு வெற்று கலத்தில் அதிகப்படியான நீர் உள்ளடக்கம் மற்றும் உலர்த்தும் அறையில் அதிக ஈரப்பதம். அதிகப்படியான நீர் உள்ளடக்கம் வீக்கத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும் என்று சந்தேகிக்கப்பட்டால், செயல்முறையின் பின்னோக்கி ஆய்வு மேற்கொள்ளப்படலாம்.

5. உருவாக்கும் செயல்முறை அசாதாரணமானது, மற்றும் தவறான உருவாக்கம் செயல்முறை பேட்டரி செல் பெருக்க காரணமாக இருக்கலாம்.

6. SEI படம் நிலையற்றது, மற்றும் திறன் சோதனை சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் செயல்பாட்டின் போது பேட்டரி கலத்தின் உமிழ்வு செயல்பாடு சிறிது உயர்த்தப்படுகிறது.

7. ஓவர் சார்ஜிங் அல்லது டிஸ்சார்ஜிங்: செயல்முறை, இயந்திரம் அல்லது பாதுகாப்புப் பலகையில் ஏற்படும் அசாதாரணங்களின் காரணமாக, பேட்டரி செல்கள் அதிகமாக சார்ஜ் செய்யப்படலாம் அல்லது அதிகமாக வெளியேற்றப்படலாம், இதன் விளைவாக பேட்டரி செல்களில் கடுமையான காற்று குமிழ்கள் உருவாகலாம்.

8. ஷார்ட் சர்க்யூட்: செயல்பாட்டு பிழைகள் காரணமாக, சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பேட்டரி செல்லின் இரண்டு டேப்கள் தொடர்பு கொண்டு ஷார்ட் சர்க்யூட்டை அனுபவிக்கின்றன. பேட்டரி செல் வாயு வெடிப்பை அனுபவிக்கும் மற்றும் மின்னழுத்தம் வேகமாக குறையும், இதனால் தாவல்கள் கருப்பு நிறத்தில் எரியும்.

9. உள் ஷார்ட் சர்க்யூட்: பேட்டரி செல்லின் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை துருவங்களுக்கு இடையே உள்ள உள் குறுகிய சுற்று மின்கலத்தின் விரைவான வெளியேற்றம் மற்றும் வெப்பத்தை ஏற்படுத்துகிறது, அத்துடன் கடுமையான வாயு வீக்கத்தையும் ஏற்படுத்துகிறது. உள் குறுகிய சுற்றுகளுக்கு பல காரணங்கள் உள்ளன: வடிவமைப்பு சிக்கல்கள்; தனிமைப்படுத்தப்பட்ட படத்தின் சுருக்கம், கர்லிங் அல்லது சேதம்; இரு செல் தவறான சீரமைப்பு; தனிமை மென்படலத்தைத் துளைக்கும் பர்ஸ்; அதிகப்படியான சாதன அழுத்தம்; எட்ஜ் அயர்னிங் மிஷின் அதிகமாக அழுத்துதல் போன்றவை. உதாரணமாக, கடந்த காலத்தில், போதுமான அகலம் இல்லாததால், எட்ஜ் அயர்னிங் மெஷின் பேட்டரி செல் அமைப்பை அதிகமாக அழுத்தியது, இதன் விளைவாக கேத்தோடு மற்றும் அனோடில் ஷார்ட் சர்க்யூட் மற்றும் வீக்கம் ஏற்பட்டது.

10. அரிப்பு: பேட்டரி செல் அரிப்புக்கு உட்படுகிறது, மேலும் அலுமினிய அடுக்கு எதிர்வினையால் நுகரப்படுகிறது, தண்ணீருக்கு அதன் தடையை இழந்து வாயு விரிவாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

11. அமைப்பு அல்லது இயந்திர காரணங்களால் ஏற்படும் அசாதாரண வெற்றிட உந்தி. வாயு நீக்கம் முழுமையானது அல்ல; வெற்றிட சீலிங்கின் வெப்ப கதிர்வீச்சு மண்டலம் மிகவும் பெரியதாக உள்ளது, இதனால் டிகாசிங் உறிஞ்சும் பயோனெட் பாக்கெட் பையை திறம்பட துளைக்கவில்லை, இதன் விளைவாக அசுத்தமான உறிஞ்சுதல் ஏற்படுகிறது.

அசாதாரண வாயு உற்பத்தியை அடக்குவதற்கான நடவடிக்கைகள்

4. அசாதாரண வாயு உற்பத்தியை அடக்குவதற்கு, பொருள் வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி செயல்முறைகள் இரண்டிலிருந்தும் தொடங்க வேண்டும்.

முதலாவதாக, ஒரு அடர்த்தியான மற்றும் நிலையான SEI படத்தின் உருவாக்கத்தை உறுதிசெய்யவும், நேர்மறை மின்முனைப் பொருளின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்தவும், அசாதாரண வாயு உற்பத்தி ஏற்படுவதை அடக்கவும் பொருள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் அமைப்பை வடிவமைத்து மேம்படுத்துவது அவசியம்.

எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் சிகிச்சைக்காக, SEI படத்தை மிகவும் சீரானதாகவும், அடர்த்தியாகவும் மாற்றுவதற்கு ஒரு சிறிய அளவு ஃபிலிம்-உருவாக்கும் சேர்க்கைகளைச் சேர்க்கும் முறை பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது SEI படத்தின் போது SEI படத்தின் பற்றின்மையை குறைக்கிறது மற்றும் மீளுருவாக்கம் செய்யும் போது எரிவாயு உற்பத்தியை குறைக்கிறது, இது பேட்டரிக்கு வழிவகுக்கிறது. வீக்கம். ஹார்பின் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜியைச் சேர்ந்த செங் சு போன்ற தொடர்புடைய ஆராய்ச்சிகள் அறிக்கையிடப்பட்டு நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், ஆராய்ச்சி பெரும்பாலும் ஒற்றை கூறு சேர்க்கைகளில் கவனம் செலுத்துகிறது, குறைந்த செயல்திறன் கொண்டது. கிழக்கு சீன அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த காவோ சாங்கே மற்றும் பலர் VC மற்றும் PS கலவையை ஒரு புதிய எலக்ட்ரோலைட் ஃபிலிம்-உருவாக்கும் சேர்க்கையாகப் பயன்படுத்தி நல்ல முடிவுகளை அடைந்தனர். அதிக வெப்பநிலை சேமிப்பு மற்றும் சைக்கிள் ஓட்டுதலின் போது பேட்டரியின் எரிவாயு உற்பத்தி கணிசமாகக் குறைக்கப்பட்டது. EC மற்றும் VC ஆல் உருவாக்கப்பட்ட SEI சவ்வு கூறுகள் நேரியல் அல்கைல் லித்தியம் கார்பனேட் என்று ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. அதிக வெப்பநிலையில், LiC உடன் இணைக்கப்பட்ட அல்கைல் லித்தியம் கார்பனேட் நிலையற்றது மற்றும் CO2 போன்ற வாயுக்களாக சிதைவடைகிறது, இதன் விளைவாக பேட்டரி வீக்கம் ஏற்படுகிறது. PS ஆல் உருவாக்கப்பட்ட SEI படம் லித்தியம் அல்கைல் சல்போனேட் ஆகும். படத்தில் குறைபாடுகள் இருந்தாலும், அது ஒரு குறிப்பிட்ட இரு பரிமாண அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் அதிக வெப்பநிலையில் LiC உடன் இணைக்கப்படும்போது ஒப்பீட்டளவில் நிலையானது. VC மற்றும் PS ஆகியவை இணைந்து பயன்படுத்தப்படும் போது, ​​PS ஆனது குறைந்த மின்னழுத்தத்தில் எதிர்மறை மின்முனை மேற்பரப்பில் குறைபாடுள்ள இரு பரிமாண கட்டமைப்பை உருவாக்குகிறது. மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது, ​​VC எதிர்மறை மின்முனை மேற்பரப்பில் அல்கைல் லித்தியம் கார்பனேட்டின் நேரியல் கட்டமைப்பை உருவாக்குகிறது. அல்கைல் லித்தியம் கார்பனேட் இரு பரிமாண கட்டமைப்பின் குறைபாடுகளில் நிரப்பப்பட்டு, LiC உடன் இணைக்கப்பட்ட பிணைய அமைப்புடன் ஒரு நிலையான SEI திரைப்படத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த அமைப்புடன் கூடிய SEI சவ்வு அதன் நிலைத்தன்மையை பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது மற்றும் சவ்வு சிதைவினால் ஏற்படும் வாயு உற்பத்தியை திறம்பட அடக்குகிறது.

கூடுதலாக, நேர்மறை எலக்ட்ரோடு லித்தியம் கோபால்ட் ஆக்சைடு பொருள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டுக்கு இடையேயான தொடர்பு காரணமாக, அதன் சிதைவு தயாரிப்புகள் எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள கரைப்பான் சிதைவை ஊக்குவிக்கும். எனவே, நேர்மறை எலக்ட்ரோடு பொருளின் மேற்பரப்பு பூச்சு பொருளின் கட்டமைப்பு நிலைத்தன்மையை அதிகரிப்பது மட்டுமல்லாமல், நேர்மறை மின்முனைக்கும் எலக்ட்ரோலைட்டுக்கும் இடையிலான தொடர்பைக் குறைக்கிறது, செயலில் உள்ள நேர்மறை மின்முனையின் வினையூக்க சிதைவால் உருவாகும் வாயுவைக் குறைக்கிறது. எனவே, நேர்மறை மின்முனை பொருள் துகள்களின் மேற்பரப்பில் ஒரு நிலையான மற்றும் முழுமையான பூச்சு அடுக்கு உருவாக்கம் தற்போது ஒரு முக்கிய வளர்ச்சி திசையாகும்.