ელექტრომობილების ბაზრის ცხელი ხარისხის გავლენით,ლითიუმ-იონური ბატარეებიხაზგასმით აღინიშნა, როგორც ელექტრო მანქანების ერთ-ერთი ძირითადი კომპონენტი.ხალხი მზად არის განავითაროს ხანგრძლივი სიცოცხლე, მაღალი სიმძლავრე, კარგი უსაფრთხოების ლითიუმ-იონური ბატარეა.მათ შორის, შესუსტებალითიუმ-იონური ბატარეასიმძლავრე ძალიან იმსახურებს ყველას ყურადღების მიქცევას, მხოლოდ ლითიუმ-იონური ბატარეების შესუსტების მიზეზების ან მექანიზმის სრული გაგება, რათა შეძლოს პრობლემის გადასაჭრელად სწორი წამლის დანიშვნა, რომ ლითიუმ-იონური ბატარეების სიმძლავრე რატომ არის შესუსტება?
ლითიუმ-იონური ბატარეების სიმძლავრის დეგრადაციის მიზეზები
1.დადებითი ელექტროდის მასალა
LiCoO2 არის ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული კათოდური მასალა (3C კატეგორია ფართოდ გამოიყენება და დენის ბატარეები ძირითადად ატარებენ სამსა და ლითიუმის რკინის ფოსფატს).ციკლების რაოდენობის მატებასთან ერთად, აქტიური ლითიუმის იონების დაკარგვა ხელს უწყობს სიმძლავრის დაშლას.200 ციკლის შემდეგ, LiCoO2-მა არ განიცადა ფაზური გადასვლა, არამედ შეიცვალა ლამელარული სტრუქტურა, რამაც გამოიწვია სირთულეები Li+-ის ჩანერგვისას.
LiFePO4-ს აქვს კარგი სტრუქტურული სტაბილურობა, მაგრამ ანოდში Fe3+ იხსნება და მცირდება Fe ლითონამდე გრაფიტის ანოდზე, რის შედეგადაც იზრდება ანოდის პოლარიზაცია.ზოგადად Fe3+ დაშლას ხელს უშლის LiFePO4 ნაწილაკების დაფარვით ან ელექტროლიტის არჩევით.
NCM სამჯერადი მასალები ① გარდამავალი ლითონის ოქსიდის კათოდის მასალაში გარდამავალი ლითონის იონები ადვილად იშლება მაღალ ტემპერატურაზე, რითაც თავისუფლდება ელექტროლიტში ან დეპონირდება უარყოფით მხარეს, რაც იწვევს სიმძლავრის შესუსტებას;② როდესაც ძაბვა 4.4 ვ-ზე მეტია Li+/Li-სთან შედარებით, სამეული მასალის სტრუქტურული ცვლილება იწვევს სიმძლავრის დეგრადაციას;③ Li-Ni შერეული რიგები, რაც იწვევს Li+ არხების ბლოკირებას.
LiMnO4-ზე დაფუძნებულ ლითიუმ-იონურ ბატარეებში სიმძლავრის დეგრადაციის ძირითადი მიზეზებია 1. შეუქცევადი ფაზა ან სტრუქტურული ცვლილებები, როგორიცაა Jahn-Teller აბერაცია;და 2. Mn-ის დაშლა ელექტროლიტში (HF-ის არსებობა ელექტროლიტში), დისპროპორციულობის რეაქციები ან შემცირება ანოდში.
2.ნეგატიური ელექტროდის მასალები
ლითიუმის ნალექის წარმოქმნა გრაფიტის ანოდის მხარეს (ლითიუმის ნაწილი ხდება "მკვდარი ლითიუმი" ან წარმოქმნის ლითიუმის დენდრიტებს), დაბალ ტემპერატურაზე ლითიუმის იონების დიფუზია ნელდება, რაც იწვევს ლითიუმის ნალექებს, ასევე მიდრეკილია ლითიუმის ნალექი. როდესაც N/P თანაფარდობა ძალიან დაბალია.
ანოდის მხარეს SEI ფირის განმეორებითი განადგურება და ზრდა იწვევს ლითიუმის დაქვეითებას და პოლარიზაციის გაზრდას.
სილიციუმზე დაფუძნებულ ანოდში ლითიუმის ჩანერგვის/ლითიუმის მოცილების განმეორებითმა პროცესმა შეიძლება ადვილად გამოიწვიოს სილიციუმის ნაწილაკების მოცულობის გაფართოება და ბზარის უკმარისობა.ამიტომ, სილიკონის ანოდისთვის განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია მისი მოცულობის გაფართოების შეფერხების გზების პოვნა.
3.ელექტროლიტი
ელექტროლიტების ფაქტორები, რომლებიც ხელს უწყობენ სიმძლავრის დეგრადაციასლითიუმ-იონური ბატარეებიმოიცავს:
1. გამხსნელების და ელექტროლიტების დაშლა (სერიოზული უკმარისობა ან უსაფრთხოების პრობლემები, როგორიცაა გაზის წარმოება), ორგანული გამხსნელებისთვის, როდესაც ჟანგვის პოტენციალი მეტია 5V-ზე Li+/Li-ის წინააღმდეგ ან შემცირების პოტენციალი დაბალია 0,8V-ზე (ელექტროლიტების დაშლის სხვადასხვა ძაბვა არის განსხვავებული), ადვილად იშლება.ელექტროლიტისთვის (მაგ. LiPF6), ის ადვილად იშლება მაღალ ტემპერატურაზე (55℃-ზე მეტი) ცუდი სტაბილურობის გამო.
2. ციკლების რაოდენობის მატებასთან ერთად იზრდება რეაქცია ელექტროლიტსა და დადებით და უარყოფით ელექტროდებს შორის, რის გამოც მასის გადაცემის სიმძლავრე სუსტდება.
4.დიაფრაგმა
დიაფრაგმას შეუძლია დაბლოკოს ელექტრონები და შეასრულოს იონების გადაცემა.თუმცა, დიაფრაგმის უნარი გადაიტანოს Li+ მცირდება, როდესაც დიაფრაგმის ხვრელები იბლოკება ელექტროლიტის დაშლის პროდუქტებით და ა.შ., ან როდესაც დიაფრაგმა იკუმშება მაღალ ტემპერატურაზე, ან როდესაც დიაფრაგმა დაბერდება.გარდა ამისა, ლითიუმის დენდრიტების წარმოქმნა, რომლებიც ხვრევენ დიაფრაგმას, რაც იწვევს შიდა მოკლე ჩართვას, მისი წარუმატებლობის მთავარი მიზეზია.
5. შემგროვებელი სითხე
კოლექტორის გამო სიმძლავრის დაკარგვის მიზეზი ზოგადად კოლექტორის კოროზიაა.სპილენძი გამოიყენება როგორც ნეგატიური კოლექტორი, რადგან ის ადვილად იჟანგება მაღალი პოტენციალით, ხოლო ალუმინი გამოიყენება როგორც დადებითი კოლექტორი, რადგან ლითიუმ-ალუმინის შენადნობის ფორმირება ადვილია დაბალ პოტენციალებზე.დაბალი ძაბვის პირობებში (დაბალი 1.5V და ქვემოთ, ზედმეტი გამონადენი), სპილენძი იჟანგება Cu2+ ელექტროლიტში და დეპონირდება უარყოფითი ელექტროდის ზედაპირზე, რაც აფერხებს ლითიუმის ჩანერგვას, რაც იწვევს სიმძლავრის დეგრადაციას.და პოზიტიური მხრივ, ზედმეტად გადატვირთვაბატარეაიწვევს ალუმინის კოლექტორის გაჩენას, რაც იწვევს შიდა წინააღმდეგობის გაზრდას და სიმძლავრის დეგრადაციას.
6. დამუხტვისა და განმუხტვის ფაქტორები
გადაჭარბებული დატენვისა და გამონადენის მულტიპლიკატორებმა შეიძლება გამოიწვიოს ლითიუმ-იონური ბატარეების სიმძლავრის დაჩქარებული დეგრადაცია.დამუხტვის/დამუხტვის მულტიპლიკატორის ზრდა ნიშნავს, რომ ბატარეის პოლარიზაციის წინაღობა შესაბამისად იზრდება, რაც იწვევს სიმძლავრის შემცირებას.გარდა ამისა, დიფუზიით გამოწვეული სტრესი, რომელიც წარმოიქმნება მაღალი გამრავლების სიჩქარით დატენვისა და განმუხტვის შედეგად, იწვევს კათოდური აქტიური მასალის დაკარგვას და ბატარეის აჩქარებულ დაბერებას.
ბატარეების გადატვირთვისა და გადატვირთვის შემთხვევაში, უარყოფითი ელექტროდი მიდრეკილია ლითიუმის ნალექისკენ, დადებითი ელექტროდის გადაჭარბებული ლითიუმის მოცილების მექანიზმი იშლება და ელექტროლიტის ჟანგვითი დაშლა (ქვეპროდუქტების წარმოქმნა და გაზის წარმოება) დაჩქარებულია.როდესაც ბატარეა ზედმეტად დაცლილია, სპილენძის ფოლგა იხსნება (აფერხებს ლითიუმის ჩანერგვას ან უშუალოდ სპილენძის დენდრიტების წარმოქმნას), რაც იწვევს სიმძლავრის დეგრადაციას ან ბატარეის უკმარისობას.
დატენვის სტრატეგიის კვლევებმა აჩვენა, რომ როდესაც დატენვის გამორთვის ძაბვა არის 4 ვ, დატენვის გამორთვის ძაბვის სათანადოდ შემცირება (მაგ., 3,95 ვ) შეუძლია გააუმჯობესოს ბატარეის ციკლის ხანგრძლივობა.ასევე ნაჩვენებია, რომ ბატარეის სწრაფი დატენვა 100% SOC-მდე უფრო სწრაფად იშლება, ვიდრე სწრაფი დატენვა 80% SOC-მდე.გარდა ამისა, ლი და სხვ.აღმოჩნდა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ პულსირებას შეუძლია გააუმჯობესოს დატენვის ეფექტურობა, ბატარეის შიდა წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად გაიზრდება და უარყოფითი ელექტროდის აქტიური მასალის დაკარგვა სერიოზულია.
7.ტემპერატურა
ტემპერატურის გავლენა ტევადობაზელითიუმ-იონური ბატარეებიასევე ძალიან მნიშვნელოვანია.მაღალ ტემპერატურაზე ხანგრძლივი დროის განმავლობაში მუშაობისას, ბატარეის შიგნით იზრდება გვერდითი რეაქციები (მაგ., ელექტროლიტის დაშლა), რაც იწვევს სიმძლავრის შეუქცევად დაკარგვას.დაბალ ტემპერატურაზე ხანგრძლივი დროის განმავლობაში მუშაობისას, ბატარეის მთლიანი წინაღობა იზრდება (ელექტროლიტის გამტარობა მცირდება, SEI წინაღობა იზრდება და ელექტროქიმიური რეაქციების სიჩქარე მცირდება) და ბატარეიდან ლითიუმის ნალექი მიდრეკილია.
ზემოთ ჩამოთვლილი არის ლითიუმ-იონური ბატარეის სიმძლავრის დეგრადაციის მთავარი მიზეზი, ზემოაღნიშნული შესავლის საშუალებით, ვფიქრობ, თქვენ გესმით ლითიუმ-იონური ბატარეის სიმძლავრის დეგრადაციის მიზეზები.
გამოქვეყნების დრო: ივლის-24-2023