इलेक्ट्रिक वाहन बाजार की गर्म डिग्री से प्रभावित,लिथियम आयन बैटरीइलेक्ट्रिक वाहनों के मुख्य घटकों में से एक के रूप में, इस पर काफी हद तक जोर दिया गया है। लोग लंबी आयु, उच्च शक्ति, अच्छी सुरक्षा वाली लिथियम-आयन बैटरी विकसित करने के लिए प्रतिबद्ध हैं। उनमें से, का क्षीणनलिथियम-आयन बैटरीक्षमता हर किसी के ध्यान के योग्य है, केवल लिथियम-आयन बैटरी या तंत्र के क्षीणन के कारणों की पूरी समझ, समस्या को हल करने के लिए सही दवा लिखने में सक्षम होने के लिए, लिथियम-आयन बैटरी की क्षमता क्यों क्षीणन?
लिथियम-आयन बैटरियों की क्षमता में गिरावट के कारण
1. सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री
LiCoO2 आमतौर पर उपयोग की जाने वाली कैथोड सामग्रियों में से एक है (3C श्रेणी का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और पावर बैटरी मूल रूप से टर्नरी और लिथियम आयरन फॉस्फेट ले जाती है)। जैसे-जैसे चक्रों की संख्या बढ़ती है, सक्रिय लिथियम आयनों की हानि क्षमता क्षय में अधिक योगदान देती है। 200 चक्रों के बाद, LiCoO2 में चरण परिवर्तन नहीं हुआ, बल्कि लैमेलर संरचना में बदलाव आया, जिससे Li+ डी-एम्बेडिंग में कठिनाइयां पैदा हुईं।
LiFePO4 में अच्छी संरचनात्मक स्थिरता है, लेकिन एनोड में Fe3+ घुल जाता है और ग्रेफाइट एनोड पर Fe धातु में कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एनोड ध्रुवीकरण बढ़ जाता है। आम तौर पर Fe3+ के विघटन को LiFePO4 कणों की कोटिंग या इलेक्ट्रोलाइट के विकल्प द्वारा रोका जाता है।
एनसीएम टर्नरी सामग्री ① संक्रमण धातु ऑक्साइड कैथोड सामग्री में संक्रमण धातु आयन उच्च तापमान पर घुलना आसान होता है, इस प्रकार इलेक्ट्रोलाइट में मुक्त हो जाता है या नकारात्मक पक्ष पर जमा हो जाता है जिससे क्षमता क्षीण होती है; ② जब वोल्टेज 4.4V बनाम Li+/Li से अधिक होता है, तो टर्नरी सामग्री के संरचनात्मक परिवर्तन से क्षमता में गिरावट आती है; ③ ली-नी मिश्रित पंक्तियाँ, जिससे ली+ चैनल अवरुद्ध हो जाते हैं।
LiMnO4-आधारित लिथियम-आयन बैटरियों में क्षमता में गिरावट के मुख्य कारण हैं 1. अपरिवर्तनीय चरण या संरचनात्मक परिवर्तन, जैसे जाह्न-टेलर विपथन; और 2. इलेक्ट्रोलाइट में एमएन का विघटन (इलेक्ट्रोलाइट में एचएफ की उपस्थिति), अनुपातहीन प्रतिक्रियाएं, या एनोड पर कमी।
2.नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री
ग्रेफाइट के एनोड पक्ष पर लिथियम अवक्षेपण की उत्पत्ति (लिथियम का एक भाग "मृत लिथियम" बन जाता है या लिथियम डेंड्राइट उत्पन्न करता है), कम तापमान पर, लिथियम आयन का प्रसार आसानी से धीमा हो जाता है जिससे लिथियम अवक्षेपण होता है, और लिथियम अवक्षेपण भी होने की संभावना होती है जब एन/पी अनुपात बहुत कम हो।
एनोड पक्ष पर एसईआई फिल्म के बार-बार नष्ट होने और बढ़ने से लिथियम की कमी हो जाती है और ध्रुवीकरण बढ़ जाता है।
सिलिकॉन-आधारित एनोड में लिथियम एम्बेडिंग/डी-लिथियम हटाने की बार-बार की प्रक्रिया आसानी से वॉल्यूम विस्तार और सिलिकॉन कणों की दरार विफलता का कारण बन सकती है। इसलिए, सिलिकॉन एनोड के लिए, इसके आयतन विस्तार को रोकने का तरीका खोजना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
3.इलेक्ट्रोलाइट
इलेक्ट्रोलाइट में कारक जो क्षमता क्षरण में योगदान करते हैंलिथियम आयन बैटरीशामिल करना:
1. कार्बनिक सॉल्वैंट्स के लिए सॉल्वैंट्स और इलेक्ट्रोलाइट्स का अपघटन (गैस उत्पादन जैसी गंभीर विफलता या सुरक्षा समस्याएं), जब ऑक्सीकरण क्षमता 5V बनाम Li+/Li से अधिक होती है या कमी क्षमता 0.8V से कम होती है (विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट अपघटन वोल्टेज होता है) भिन्न), विघटित करना आसान। इलेक्ट्रोलाइट (जैसे LiPF6) के लिए, खराब स्थिरता के कारण उच्च तापमान (55℃ से अधिक) पर विघटित होना आसान है;
2. जैसे-जैसे चक्रों की संख्या बढ़ती है, इलेक्ट्रोलाइट और सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच प्रतिक्रिया बढ़ती है, जिससे द्रव्यमान स्थानांतरण क्षमता कमजोर हो जाती है।
4.डायाफ्राम
डायाफ्राम इलेक्ट्रॉनों को अवरुद्ध कर सकता है और आयनों के संचरण को पूरा कर सकता है। हालाँकि, जब डायाफ्राम के छेद इलेक्ट्रोलाइट आदि के अपघटन उत्पादों द्वारा अवरुद्ध हो जाते हैं, या जब डायाफ्राम उच्च तापमान पर सिकुड़ जाता है, या जब डायाफ्राम पुराना हो जाता है, तो ली+ को स्थानांतरित करने की डायाफ्राम की क्षमता कम हो जाती है। इसके अलावा, डायाफ्राम को छेदने वाले लिथियम डेंड्राइट का निर्माण, जिससे आंतरिक शॉर्ट सर्किट होता है, इसकी विफलता का मुख्य कारण है।
5. द्रव एकत्रित करना
कलेक्टर के कारण क्षमता हानि का कारण आम तौर पर कलेक्टर का क्षरण होता है। तांबे का उपयोग नकारात्मक संग्राहक के रूप में किया जाता है क्योंकि उच्च क्षमता पर ऑक्सीकरण करना आसान होता है, जबकि एल्यूमीनियम का उपयोग सकारात्मक संग्राहक के रूप में किया जाता है क्योंकि कम क्षमता पर लिथियम के साथ लिथियम-एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाना आसान होता है। कम वोल्टेज (1.5V से कम और अधिक डिस्चार्ज) के तहत, तांबा इलेक्ट्रोलाइट में Cu2+ में ऑक्सीकृत हो जाता है और नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर जमा हो जाता है, जिससे लिथियम की डी-एम्बेडिंग में बाधा आती है, जिसके परिणामस्वरूप क्षमता में गिरावट आती है। और सकारात्मक पक्ष पर, ओवरचार्जिंगबैटरीएल्युमीनियम कलेक्टर में गड्ढा हो जाता है, जिससे आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि होती है और क्षमता में गिरावट आती है।
6. चार्ज और डिस्चार्ज कारक
अत्यधिक चार्ज और डिस्चार्ज मल्टीप्लायरों से लिथियम-आयन बैटरियों की क्षमता में त्वरित गिरावट हो सकती है। चार्ज/डिस्चार्ज गुणक में वृद्धि का मतलब है कि बैटरी का ध्रुवीकरण प्रतिबाधा तदनुसार बढ़ जाती है, जिससे क्षमता में कमी आती है। इसके अलावा, उच्च गुणन दर पर चार्जिंग और डिस्चार्जिंग से उत्पन्न प्रसार-प्रेरित तनाव से कैथोड सक्रिय सामग्री का नुकसान होता है और बैटरी की उम्र बढ़ने में तेजी आती है।
ओवरचार्जिंग और ओवरडिस्चार्जिंग बैटरियों के मामले में, नकारात्मक इलेक्ट्रोड में लिथियम अवक्षेपण का खतरा होता है, सकारात्मक इलेक्ट्रोड में अत्यधिक लिथियम हटाने का तंत्र ढह जाता है, और इलेक्ट्रोलाइट का ऑक्सीडेटिव अपघटन (उप-उत्पादों और गैस उत्पादन की घटना) तेज हो जाता है। जब बैटरी को अधिक डिस्चार्ज किया जाता है, तो तांबे की पन्नी घुल जाती है (लिथियम डी-एम्बेडिंग में बाधा उत्पन्न करती है, या सीधे तांबे के डेंड्राइट उत्पन्न करती है), जिससे क्षमता में गिरावट या बैटरी विफलता होती है।
चार्जिंग रणनीति अध्ययनों से पता चला है कि जब चार्जिंग कट-ऑफ वोल्टेज 4V होता है, तो चार्जिंग कट-ऑफ वोल्टेज (उदाहरण के लिए, 3.95V) को उचित रूप से कम करने से बैटरी के चक्र जीवन में सुधार हो सकता है। यह भी दिखाया गया है कि 100% एसओसी पर तेजी से चार्ज करने पर बैटरी 80% एसओसी पर तेजी से चार्ज करने की तुलना में तेजी से खराब होती है। इसके अलावा, ली एट अल. पाया गया कि हालांकि स्पंदन से चार्जिंग दक्षता में सुधार हो सकता है, बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध काफी बढ़ जाएगा, और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री का नुकसान गंभीर है।
7.तापमान
की क्षमता पर तापमान का प्रभावलिथियम आयन बैटरीभी बहुत महत्वपूर्ण है. लंबे समय तक उच्च तापमान पर संचालन करते समय, बैटरी के भीतर साइड प्रतिक्रियाओं में वृद्धि होती है (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोलाइट का अपघटन), जिससे क्षमता की अपरिवर्तनीय हानि होती है। लंबे समय तक कम तापमान पर काम करने पर, बैटरी की कुल प्रतिबाधा बढ़ जाती है (इलेक्ट्रोलाइट चालकता कम हो जाती है, एसईआई प्रतिबाधा बढ़ जाती है, और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं की दर कम हो जाती है), और बैटरी से लिथियम अवक्षेपण होने का खतरा होता है।
उपरोक्त लिथियम-आयन बैटरी क्षमता में गिरावट का मुख्य कारण है, उपरोक्त परिचय के माध्यम से मेरा मानना है कि आपको लिथियम-आयन बैटरी क्षमता में गिरावट के कारणों की समझ हो गई है।
पोस्ट करने का समय: जुलाई-24-2023