ઇલેક્ટ્રિક વાહન બજારની ગરમ ડિગ્રીથી પ્રભાવિત,લિથિયમ-આયન બેટરી, ઇલેક્ટ્રીક વાહનોના મુખ્ય ઘટકોમાંના એક તરીકે, ઘણી હદ સુધી ભાર મૂકવામાં આવ્યો છે.લોકો લાંબુ આયુષ્ય, ઉચ્ચ શક્તિ, સારી સલામતી લિથિયમ-આયન બેટરી વિકસાવવા માટે પ્રતિબદ્ધ છે.તેમની વચ્ચે, ના એટેન્યુએશનલિથિયમ-આયન બેટરીક્ષમતા દરેકના ધ્યાનને પાત્ર છે, માત્ર લિથિયમ-આયન બેટરીના એટેન્યુએશનના કારણોની સંપૂર્ણ સમજણ અથવા મિકેનિઝમ, સમસ્યાને ઉકેલવા માટે યોગ્ય દવા સૂચવવા માટે સક્ષમ થવા માટે, લિથિયમ-આયન બેટરીની ક્ષમતા શા માટે એટેન્યુએશન?
લિથિયમ-આયન બેટરીની ક્ષમતામાં ઘટાડો થવાના કારણો
1.પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી
LiCoO2 એ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી કેથોડ સામગ્રીઓમાંની એક છે (3C શ્રેણીનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, અને પાવર બેટરી મૂળભૂત રીતે ટર્નરી અને લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ વહન કરે છે).જેમ જેમ ચક્રની સંખ્યામાં વધારો થાય છે તેમ, સક્રિય લિથિયમ આયનોની ખોટ ક્ષમતાના ક્ષયમાં વધુ ફાળો આપે છે.200 ચક્ર પછી, LiCoO2 તબક્કામાં સંક્રમણમાંથી પસાર થયું ન હતું, પરંતુ તેના બદલે લેમેલર સ્ટ્રક્ચરમાં ફેરફાર થયો હતો, જે Li+ ડી-એમ્બેડિંગમાં મુશ્કેલીઓ તરફ દોરી જાય છે.
LiFePO4 સારી માળખાકીય સ્થિરતા ધરાવે છે, પરંતુ એનોડમાં Fe3+ ઓગળી જાય છે અને ગ્રેફાઇટ એનોડ પર Fe મેટલમાં ઘટાડો કરે છે, પરિણામે એનોડ ધ્રુવીકરણમાં વધારો થાય છે.સામાન્ય રીતે Fe3+ વિસર્જનને LiFePO4 કણોના કોટિંગ અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટની પસંદગી દ્વારા અટકાવવામાં આવે છે.
એનસીએમ ટર્નરી મટિરિયલ્સ ① ટ્રાન્ઝિશન મેટલ ઓક્સાઇડ કેથોડ મટિરિયલમાં ટ્રાન્ઝિશન મેટલ આયનો ઊંચા તાપમાને ઓગળવામાં સરળ હોય છે, આમ ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં મુક્ત થાય છે અથવા નકારાત્મક બાજુ પર જમા થાય છે જેના કારણે ક્ષમતામાં ઘટાડો થાય છે;② જ્યારે વોલ્ટેજ 4.4V વિ. Li+/Li કરતા વધારે હોય, ત્યારે ત્રાંસી સામગ્રીના માળખાકીય ફેરફારથી ક્ષમતામાં ઘટાડો થાય છે;③ Li-Ni મિશ્રિત પંક્તિઓ, Li+ ચેનલોના અવરોધ તરફ દોરી જાય છે.
LiMnO4-આધારિત લિથિયમ-આયન બેટરીમાં ક્ષમતામાં ઘટાડાનાં મુખ્ય કારણો છે 1. અફર તબક્કો અથવા માળખાકીય ફેરફારો, જેમ કે જાહ્ન-ટેલર વિકૃતિ;અને 2. ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં Mn નું વિસર્જન (ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં HFની હાજરી), અપ્રમાણસર પ્રતિક્રિયાઓ અથવા એનોડ પર ઘટાડો.
2.નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી
ગ્રેફાઇટની એનોડ બાજુ પર લિથિયમ અવક્ષેપનું નિર્માણ (લિથિયમનો ભાગ "ડેડ લિથિયમ" બની જાય છે અથવા લિથિયમ ડેંડ્રાઇટ્સ ઉત્પન્ન કરે છે), નીચા તાપમાને, લિથિયમ આયનનો પ્રસાર સરળતાથી ધીમો પડી જાય છે જે લિથિયમ વરસાદ તરફ દોરી જાય છે, અને લિથિયમ અવક્ષેપ પણ થવાની સંભાવના છે. જ્યારે N/P ગુણોત્તર ખૂબ ઓછો હોય.
એનોડ બાજુ પર SEI ફિલ્મનો વારંવાર વિનાશ અને વૃદ્ધિ લિથિયમની અવક્ષય અને ધ્રુવીકરણમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.
સિલિકોન-આધારિત એનોડમાં લિથિયમ એમ્બેડિંગ/ડી-લિથિયમ દૂર કરવાની પુનરાવર્તિત પ્રક્રિયા સરળતાથી વોલ્યુમ વિસ્તરણ અને સિલિકોન કણોની ક્રેક નિષ્ફળતા તરફ દોરી શકે છે.તેથી, સિલિકોન એનોડ માટે, તેના વોલ્યુમ વિસ્તરણને અટકાવવાનો માર્ગ શોધવાનું ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે.
3.ઇલેક્ટ્રોલાઇટ
ઇલેક્ટ્રોલાઇટના પરિબળો કે જે ક્ષમતાના ઘટાડા માટે ફાળો આપે છેલિથિયમ-આયન બેટરીસમાવેશ થાય છે:
1. કાર્બનિક દ્રાવકો માટે દ્રાવકો અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું વિઘટન (ગંભીર નિષ્ફળતા અથવા સલામતી સમસ્યાઓ જેમ કે ગેસ ઉત્પાદન), જ્યારે ઓક્સિડેશન સંભવિત 5V વિરુદ્ધ Li+/Li કરતાં વધુ હોય અથવા ઘટાડો સંભવિત 0.8V કરતાં ઓછી હોય (વિવિધ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિઘટન વોલ્ટેજ) અલગ), વિઘટન માટે સરળ.ઇલેક્ટ્રોલાઇટ (દા.ત. LiPF6) માટે, નબળી સ્થિરતાને કારણે ઊંચા તાપમાને (55℃ થી વધુ) વિઘટન કરવું સરળ છે;
2. જેમ જેમ ચક્રની સંખ્યામાં વધારો થાય છે તેમ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અને હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા વધે છે, જેનાથી સામૂહિક ટ્રાન્સફર ક્ષમતા નબળી પડે છે.
4. ડાયાફ્રેમ
ડાયાફ્રેમ ઇલેક્ટ્રોનને અવરોધિત કરી શકે છે અને આયનોના પ્રસારણને પરિપૂર્ણ કરી શકે છે.જો કે, જ્યારે ડાયાફ્રેમના છિદ્રોને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વગેરેના વિઘટન ઉત્પાદનો દ્વારા અવરોધિત કરવામાં આવે છે, અથવા જ્યારે ઊંચા તાપમાને ડાયાફ્રેમ સંકોચાય છે, અથવા જ્યારે ડાયાફ્રેમ વૃદ્ધ થાય છે ત્યારે Li+ને પરિવહન કરવાની ડાયાફ્રેમની ક્ષમતા ઓછી થાય છે.આ ઉપરાંત, આંતરીક શોર્ટ સર્કિટ તરફ દોરી જતા ડાયાફ્રેમને વેધન કરતા લિથિયમ ડેંડ્રાઈટ્સનું નિર્માણ તેની નિષ્ફળતાનું મુખ્ય કારણ છે.
5. પ્રવાહી એકત્રિત કરવું
કલેક્ટરને કારણે ક્ષમતા ગુમાવવાનું કારણ સામાન્ય રીતે કલેક્ટરનો કાટ છે.તાંબાનો ઉપયોગ નકારાત્મક કલેક્ટર તરીકે થાય છે કારણ કે તે ઉચ્ચ સંભવિતતાઓ પર ઓક્સિડાઇઝ કરવું સરળ છે, જ્યારે એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ હકારાત્મક સંગ્રાહક તરીકે થાય છે કારણ કે તે ઓછી સંભવિતતામાં લિથિયમ સાથે લિથિયમ-એલ્યુમિનિયમ એલોય બનાવવાનું સરળ છે.નીચા વોલ્ટેજ હેઠળ (1.5V જેટલું ઓછું અને નીચે, ઓવર-ડિસ્ચાર્જ), કોપર ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં Cu2+ માં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડની સપાટી પર જમા થાય છે, લિથિયમના ડી-એમ્બેડિંગને અવરોધે છે, પરિણામે ક્ષમતામાં ઘટાડો થાય છે.અને હકારાત્મક બાજુએ, ઓવરચાર્જિંગબેટરીએલ્યુમિનિયમ કલેક્ટરના પિટિંગનું કારણ બને છે, જે આંતરિક પ્રતિકાર અને ક્ષમતામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.
6. ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ પરિબળો
અતિશય ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ મલ્ટિપ્લાયર્સ લિથિયમ-આયન બેટરીની ઝડપી ક્ષમતામાં ઘટાડો તરફ દોરી શકે છે.ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ ગુણકમાં વધારો એટલે કે બેટરીનું ધ્રુવીકરણ અવબાધ તે મુજબ વધે છે, જે ક્ષમતામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.વધુમાં, ઉચ્ચ ગુણાકાર દરે ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ દ્વારા પેદા થતા પ્રસરણ-પ્રેરિત તાણ કેથોડ સક્રિય સામગ્રીની ખોટ અને બેટરીના ઝડપી વૃદ્ધત્વ તરફ દોરી જાય છે.
ઓવરચાર્જિંગ અને ઓવરડિસ્ચાર્જિંગ બેટરીના કિસ્સામાં, નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ લિથિયમ વરસાદની સંભાવના ધરાવે છે, હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ વધુ પડતા લિથિયમ દૂર કરવાની પદ્ધતિ તૂટી જાય છે, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું ઓક્સિડેટીવ વિઘટન (બાય-પ્રોડક્ટ્સ અને ગેસ ઉત્પાદનની ઘટના) ઝડપી બને છે.જ્યારે બેટરી ઓવર-ડિસ્ચાર્જ થાય છે, ત્યારે કોપર ફોઇલ ઓગળી જાય છે (લિથિયમ ડી-એમ્બેડિંગને અવરોધે છે, અથવા સીધા કોપર ડેંડ્રાઇટ્સ ઉત્પન્ન કરે છે), જે ક્ષમતામાં ઘટાડો અથવા બેટરી નિષ્ફળતા તરફ દોરી જાય છે.
ચાર્જિંગ વ્યૂહરચના અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે જ્યારે ચાર્જિંગ કટ-ઓફ વોલ્ટેજ 4V હોય છે, ત્યારે ચાર્જિંગ કટ-ઓફ વોલ્ટેજ (દા.ત., 3.95V)ને યોગ્ય રીતે ઘટાડવાથી બેટરીની સાયકલ લાઇફમાં સુધારો થઈ શકે છે.એવું પણ દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે બેટરીને 100% SOC પર ઝડપી ચાર્જ કરવાથી 80% SOC પર ઝડપી ચાર્જિંગ કરતાં વધુ ઝડપથી નાશ પામે છે.વધુમાં, લી એટ અલ.જાણવા મળ્યું છે કે પલ્સિંગ ચાર્જિંગ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે, તેમ છતાં, બેટરીનો આંતરિક પ્રતિકાર નોંધપાત્ર રીતે વધશે, અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સક્રિય સામગ્રીનું નુકસાન ગંભીર છે.
7. તાપમાન
ની ક્ષમતા પર તાપમાનની અસરલિથિયમ-આયન બેટરીપણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.જ્યારે લાંબા સમય સુધી ઊંચા તાપમાને કામ કરવામાં આવે છે, ત્યારે બેટરીની અંદર બાજુની પ્રતિક્રિયાઓમાં વધારો થાય છે (દા.ત., ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું વિઘટન), જે ક્ષમતામાં ઉલટાવી શકાય તેવું નુકશાન તરફ દોરી જાય છે.જ્યારે લાંબા સમય સુધી નીચા તાપમાને કામ કરવામાં આવે છે, ત્યારે બેટરીની કુલ અવબાધ વધે છે (ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વાહકતા ઘટે છે, SEI અવબાધ વધે છે, અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓનો દર ઘટે છે), અને બેટરીમાંથી લિથિયમ અવક્ષેપ થવાની સંભાવના છે.
લિથિયમ-આયન બેટરી ક્ષમતાના ઘટાડા માટે ઉપરોક્ત મુખ્ય કારણ છે, ઉપરોક્ત પરિચય દ્વારા હું માનું છું કે તમને લિથિયમ-આયન બેટરી ક્ષમતાના ઘટાડાનાં કારણોની સમજ છે.
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-24-2023