ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల మార్కెట్ యొక్క హాట్ డిగ్రీ ప్రభావంతో,లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు, ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల యొక్క ప్రధాన భాగాలలో ఒకటిగా, చాలా వరకు నొక్కిచెప్పబడింది. ప్రజలు సుదీర్ఘ జీవితం, అధిక శక్తి, మంచి భద్రత కలిగిన లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీని అభివృద్ధి చేయడానికి కట్టుబడి ఉన్నారు. వాటిలో, అటెన్యూయేషన్లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీసామర్థ్యం అందరి దృష్టికి చాలా విలువైనది, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు లేదా మెకానిజం యొక్క అటెన్యూయేషన్ కారణాలపై పూర్తి అవగాహన మాత్రమే, సమస్యను పరిష్కరించడానికి సరైన ఔషధాన్ని సూచించగలిగేలా, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల సామర్థ్యం ఎందుకు క్షీణత?
లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల సామర్థ్యం క్షీణతకు కారణాలు
1.పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థం
LiCoO2 అనేది సాధారణంగా ఉపయోగించే కాథోడ్ పదార్థాలలో ఒకటి (3C వర్గం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు పవర్ బ్యాటరీలు ప్రాథమికంగా టెర్నరీ మరియు లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్‌ను కలిగి ఉంటాయి). చక్రాల సంఖ్య పెరిగేకొద్దీ, క్రియాశీల లిథియం అయాన్ల నష్టం సామర్థ్యం క్షీణతకు మరింత దోహదం చేస్తుంది. 200 చక్రాల తర్వాత, LiCoO2 ఒక దశ పరివర్తనకు గురికాలేదు, కానీ లామెల్లార్ నిర్మాణంలో మార్పు, Li+ డీ-ఎంబెడ్డింగ్‌లో ఇబ్బందులకు దారితీసింది.
LiFePO4 మంచి నిర్మాణ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంది, అయితే యానోడ్‌లోని Fe3+ గ్రాఫైట్ యానోడ్‌పై Fe మెటల్‌కు కరిగిపోతుంది మరియు దీని ఫలితంగా యానోడ్ ధ్రువణత పెరుగుతుంది. సాధారణంగా Fe3+ రద్దు LiFePO4 కణాల పూత లేదా ఎలక్ట్రోలైట్ ఎంపిక ద్వారా నిరోధించబడుతుంది.
NCM టెర్నరీ మెటీరియల్స్ ① ట్రాన్సిషన్ మెటల్ ఆక్సైడ్ క్యాథోడ్ మెటీరియల్‌లోని ట్రాన్సిషన్ మెటల్ అయాన్‌లు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సులభంగా కరిగిపోతాయి, తద్వారా ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ఫ్రీ అవడం లేదా నెగటివ్ సైడ్‌లో నిక్షిప్తం చేయడం వల్ల కెపాసిటీ అటెన్యుయేషన్; ② వోల్టేజ్ 4.4V vs. Li+/Li కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, టెర్నరీ మెటీరియల్ యొక్క నిర్మాణ మార్పు సామర్థ్యం క్షీణతకు దారితీస్తుంది; ③ Li-Ni మిశ్రమ అడ్డు వరుసలు, Li+ ఛానెల్‌ల నిరోధానికి దారి తీస్తుంది.
LiMnO4-ఆధారిత లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలలో సామర్థ్యం క్షీణతకు ప్రధాన కారణాలు 1. జాన్-టెల్లర్ అబెర్రేషన్ వంటి కోలుకోలేని దశ లేదా నిర్మాణ మార్పులు; మరియు 2. ఎలక్ట్రోలైట్‌లో Mn కరిగిపోవడం (ఎలక్ట్రోలైట్‌లో HF ఉనికి), అసమాన ప్రతిచర్యలు లేదా యానోడ్ వద్ద తగ్గింపు.
2.ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాలు
గ్రాఫైట్ యొక్క యానోడ్ వైపు లిథియం అవపాతం యొక్క ఉత్పత్తి (లిథియం యొక్క భాగం "డెడ్ లిథియం" అవుతుంది లేదా లిథియం డెండ్రైట్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది), తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, లిథియం అయాన్ వ్యాప్తి నెమ్మదిస్తుంది, ఇది లిథియం అవక్షేపానికి దారితీస్తుంది మరియు లిథియం అవపాతం కూడా సంభవించే అవకాశం ఉంది. N/P నిష్పత్తి చాలా తక్కువగా ఉన్నప్పుడు.
యానోడ్ వైపు SEI ఫిల్మ్ యొక్క పునరావృత విధ్వంసం మరియు పెరుగుదల లిథియం క్షీణతకు మరియు పెరిగిన ధ్రువణానికి దారితీస్తుంది.
సిలికాన్-ఆధారిత యానోడ్‌లో లిథియం ఎంబెడ్డింగ్/డి-లిథియం తొలగింపు యొక్క పునరావృత ప్రక్రియ సులభంగా వాల్యూమ్ విస్తరణకు మరియు సిలికాన్ కణాల పగుళ్ల వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది. అందువల్ల, సిలికాన్ యానోడ్ కోసం, దాని వాల్యూమ్ విస్తరణను నిరోధించే మార్గాన్ని కనుగొనడం చాలా క్లిష్టమైనది.
3.ఎలక్ట్రోలైట్
ఎలక్ట్రోలైట్‌లోని కారకాలు సామర్థ్యం క్షీణతకు దోహదం చేస్తాయిలిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలుఉన్నాయి:
1. ఆక్సీకరణ సంభావ్యత 5V vs. Li+/Li కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు లేదా తగ్గింపు సంభావ్యత 0.8V కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు (వివిధ ఎలక్ట్రోలైట్ డికంపోజిషన్ వోల్టేజ్) సేంద్రీయ ద్రావకాల కోసం ద్రావకాలు మరియు ఎలక్ట్రోలైట్‌ల కుళ్ళిపోవడం (తీవ్ర వైఫల్యం లేదా గ్యాస్ ఉత్పత్తి వంటి భద్రతా సమస్యలు) భిన్నమైనది), కుళ్ళిపోవడం సులభం. ఎలక్ట్రోలైట్ కోసం (ఉదా. LiPF6), పేలవమైన స్థిరత్వం కారణంగా అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద (55℃ కంటే ఎక్కువ) కుళ్ళిపోవడం సులభం;.
2. చక్రాల సంఖ్య పెరిగేకొద్దీ, ఎలక్ట్రోలైట్ మరియు పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య ప్రతిచర్య పెరుగుతుంది, దీని వలన ద్రవ్యరాశి బదిలీ సామర్థ్యం బలహీనపడుతుంది.
4. డయాఫ్రాగమ్
డయాఫ్రాగమ్ ఎలక్ట్రాన్లను నిరోధించగలదు మరియు అయాన్ల ప్రసారాన్ని పూర్తి చేయగలదు. ఏది ఏమైనప్పటికీ, డయాఫ్రాగమ్ రంధ్రాలు ఎలక్ట్రోలైట్ మొదలైన వాటి యొక్క కుళ్ళిపోయే ఉత్పత్తుల ద్వారా నిరోధించబడినప్పుడు లేదా డయాఫ్రాగమ్ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కుంచించుకుపోయినప్పుడు లేదా డయాఫ్రాగమ్ వయస్సు పెరిగినప్పుడు Li+ని రవాణా చేయగల సామర్థ్యం తగ్గుతుంది. అదనంగా, అంతర్గత షార్ట్ సర్క్యూట్‌కు దారితీసే డయాఫ్రాగమ్‌ను కుట్టిన లిథియం డెండ్రైట్‌లు ఏర్పడటం దాని వైఫల్యానికి ప్రధాన కారణం.
5. ద్రవాన్ని సేకరించడం
కలెక్టర్ కారణంగా కెపాసిటీ నష్టానికి కారణం సాధారణంగా కలెక్టర్ యొక్క తుప్పు. అధిక పొటెన్షియల్స్ వద్ద ఆక్సీకరణం చెందడం సులభం కనుక రాగి ప్రతికూల కలెక్టర్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది, అయితే అల్యూమినియం సానుకూల కలెక్టర్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది ఎందుకంటే తక్కువ పొటెన్షియల్స్‌లో లిథియంతో లిథియం-అల్యూమినియం మిశ్రమాన్ని రూపొందించడం సులభం. తక్కువ వోల్టేజ్ కింద (1.5V కంటే తక్కువ, ఓవర్-డిశ్చార్జ్), రాగి ఎలక్ట్రోలైట్‌లో Cu2+కి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది మరియు ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలంపై నిక్షిప్తమవుతుంది, లిథియం యొక్క డీ-ఎంబెడ్డింగ్‌కు ఆటంకం కలిగిస్తుంది, ఫలితంగా సామర్థ్యం క్షీణిస్తుంది. మరియు సానుకూల వైపు, అధిక ఛార్జింగ్బ్యాటరీఅల్యూమినియం కలెక్టర్ యొక్క పిట్టింగ్‌కు కారణమవుతుంది, ఇది అంతర్గత నిరోధకత మరియు సామర్థ్య క్షీణత పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది.
6. ఛార్జ్ మరియు డిచ్ఛార్జ్ కారకాలు
అధిక ఛార్జ్ మరియు ఉత్సర్గ గుణకాలు లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల వేగవంతమైన సామర్థ్యం క్షీణతకు దారితీస్తాయి. ఛార్జ్/డిశ్చార్జ్ గుణకంలో పెరుగుదల అంటే బ్యాటరీ యొక్క పోలరైజేషన్ ఇంపెడెన్స్ తదనుగుణంగా పెరుగుతుంది, ఇది సామర్థ్యంలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది. అదనంగా, అధిక గుణకార రేట్ల వద్ద ఛార్జ్ చేయడం మరియు విడుదల చేయడం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే వ్యాప్తి-ప్రేరిత ఒత్తిడి కాథోడ్ క్రియాశీల పదార్థాన్ని కోల్పోవడానికి మరియు బ్యాటరీ యొక్క వేగవంతమైన వృద్ధాప్యానికి దారితీస్తుంది.
బ్యాటరీలను ఓవర్‌చార్జింగ్ మరియు ఓవర్‌డిశ్చార్జింగ్ విషయంలో, ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ లిథియం అవపాతానికి గురవుతుంది, సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్ అధిక లిథియం తొలగింపు విధానం కూలిపోతుంది మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క ఆక్సీకరణ కుళ్ళిపోవటం (ఉప-ఉత్పత్తులు మరియు గ్యాస్ ఉత్పత్తి సంభవించడం) వేగవంతం అవుతుంది. బ్యాటరీ ఎక్కువగా డిశ్చార్జ్ అయినప్పుడు, రాగి రేకు కరిగిపోతుంది (లిథియం డీ-ఎంబెడ్డింగ్‌కు ఆటంకం కలిగిస్తుంది లేదా నేరుగా కాపర్ డెండ్రైట్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది), సామర్థ్య క్షీణత లేదా బ్యాటరీ వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది.
ఛార్జింగ్ కట్-ఆఫ్ వోల్టేజ్ 4V అయినప్పుడు, ఛార్జింగ్ కట్-ఆఫ్ వోల్టేజీని (ఉదా, 3.95V) సముచితంగా తగ్గించడం ద్వారా బ్యాటరీ యొక్క సైకిల్ జీవితకాలం మెరుగుపడుతుందని ఛార్జింగ్ వ్యూహ అధ్యయనాలు చూపించాయి. 80% SOCకి వేగంగా ఛార్జింగ్ చేయడం కంటే వేగంగా 100% SOCకి బ్యాటరీని ఛార్జ్ చేయడం వేగంగా క్షీణిస్తుంది అని కూడా చూపబడింది. అదనంగా, లి మరియు ఇతరులు. పల్సింగ్ ఛార్జింగ్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తున్నప్పటికీ, బ్యాటరీ యొక్క అంతర్గత నిరోధం గణనీయంగా పెరుగుతుందని మరియు ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ క్రియాశీల పదార్థం యొక్క నష్టం తీవ్రంగా ఉంటుందని కనుగొన్నారు.
7. ఉష్ణోగ్రత
సామర్థ్యంపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావంలిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలుఅనేది కూడా చాలా ముఖ్యం. ఎక్కువ కాలం పాటు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేసేటప్పుడు, బ్యాటరీ లోపల సైడ్ రియాక్షన్‌లు పెరుగుతాయి (ఉదా., ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క కుళ్ళిపోవడం), ఇది కోలుకోలేని సామర్థ్యాన్ని కోల్పోతుంది. ఎక్కువ కాలం పాటు తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పని చేస్తున్నప్పుడు, బ్యాటరీ మొత్తం ఇంపెడెన్స్ పెరుగుతుంది (ఎలక్ట్రోలైట్ కండక్టివిటీ తగ్గుతుంది, SEI ఇంపెడెన్స్ పెరుగుతుంది మరియు ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ప్రతిచర్యల రేటు తగ్గుతుంది), మరియు బ్యాటరీ నుండి లిథియం అవపాతం సంభవించే అవకాశం ఉంది.
లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ సామర్థ్యం క్షీణతకు పైవి ప్రధాన కారణం, పై పరిచయం ద్వారా మీరు లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ సామర్థ్యం క్షీణతకు గల కారణాలపై అవగాహన కలిగి ఉన్నారని నేను నమ్ముతున్నాను.
పోస్ట్ సమయం: జూలై-24-2023