इलेक्ट्रिक वाहन बाजाराच्या गरम डिग्रीने प्रभावित,लिथियम-आयन बॅटरी, इलेक्ट्रिक वाहनांच्या मुख्य घटकांपैकी एक म्हणून, मोठ्या प्रमाणात जोर देण्यात आला आहे. लोक दीर्घ आयुष्य, उच्च शक्ती, चांगली सुरक्षा लिथियम-आयन बॅटरी विकसित करण्यासाठी वचनबद्ध आहेत. त्यापैकी, च्या क्षीणनलिथियम-आयन बॅटरीक्षमता प्रत्येकाच्या लक्ष देण्यास पात्र आहे, फक्त लिथियम-आयन बॅटरीच्या क्षीणतेची कारणे किंवा यंत्रणेची संपूर्ण माहिती, समस्येचे निराकरण करण्यासाठी योग्य औषध लिहून देण्यास सक्षम होण्यासाठी, लिथियम-आयन बॅटरीची क्षमता का क्षीणन
लिथियम-आयन बॅटरीची क्षमता कमी होण्याची कारणे
1.सकारात्मक इलेक्ट्रोड साहित्य
LiCoO2 हे सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या कॅथोड मटेरियलपैकी एक आहे (3C श्रेणी मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते आणि पॉवर बॅटरीमध्ये मुळात टर्नरी आणि लिथियम लोह फॉस्फेट असते). चक्रांची संख्या जसजशी वाढते तसतसे सक्रिय लिथियम आयनचे नुकसान क्षमता क्षय होण्यास अधिक योगदान देते. 200 चक्रांनंतर, LiCoO2 मध्ये फेज ट्रान्झिशन झाले नाही, तर लेमेलर रचनेत बदल झाला, ज्यामुळे Li+ डी-एम्बेडिंगमध्ये अडचणी निर्माण झाल्या.
LiFePO4 मध्ये चांगली संरचनात्मक स्थिरता आहे, परंतु एनोडमधील Fe3+ विरघळते आणि ग्रेफाइट एनोडवरील Fe धातूपर्यंत कमी होते, परिणामी एनोड ध्रुवीकरण वाढते. सामान्यतः Fe3+ विघटन LiFePO4 कणांच्या लेप किंवा इलेक्ट्रोलाइटच्या निवडीद्वारे प्रतिबंधित केले जाते.
एनसीएम टर्नरी मटेरियल ① ट्रांझिशन मेटल ऑक्साईड कॅथोड मटेरियलमधील ट्रांझिशन मेटल आयन उच्च तापमानात विरघळण्यास सोपे असतात, त्यामुळे इलेक्ट्रोलाइटमध्ये मुक्त होतात किंवा नकारात्मक बाजूवर जमा होतात ज्यामुळे क्षमता कमी होते; ② जेव्हा व्होल्टेज 4.4V विरुद्ध Li+/Li पेक्षा जास्त असते, तेव्हा तिरंगी सामग्रीच्या संरचनात्मक बदलामुळे क्षमता कमी होते; ③ Li-Ni मिश्रित पंक्ती, ज्यामुळे Li+ चॅनेल अवरोधित होतात.
LiMnO4-आधारित लिथियम-आयन बॅटरीमधील क्षमतेच्या ऱ्हासाची मुख्य कारणे आहेत 1. अपरिवर्तनीय टप्पा किंवा संरचनात्मक बदल, जसे की जॉन-टेलर विकृती; आणि 2. इलेक्ट्रोलाइटमध्ये Mn चे विघटन (इलेक्ट्रोलाइटमध्ये एचएफची उपस्थिती), विषमता प्रतिक्रिया किंवा एनोडमध्ये घट.
2.नकारात्मक इलेक्ट्रोड साहित्य
ग्रेफाइटच्या एनोड बाजूला लिथियम पर्जन्याची निर्मिती (लिथियमचा काही भाग "डेड लिथियम" बनतो किंवा लिथियम डेंड्राइट्स तयार करतो), कमी तापमानात, लिथियम आयनचा प्रसार सहज कमी होतो ज्यामुळे लिथियम पर्जन्यवृष्टी होते आणि लिथियम पर्जन्य देखील होण्याची शक्यता असते. जेव्हा N/P गुणोत्तर खूप कमी असते.
एनोड बाजूला SEI फिल्मचा वारंवार नाश आणि वाढ यामुळे लिथियम कमी होते आणि ध्रुवीकरण वाढते.
सिलिकॉन-आधारित एनोडमध्ये लिथियम एम्बेडिंग/डी-लिथियम काढण्याची पुनरावृत्ती प्रक्रिया सहजपणे व्हॉल्यूम विस्तार आणि सिलिकॉन कणांचे क्रॅक अयशस्वी होऊ शकते. म्हणून, सिलिकॉन एनोडसाठी, त्याच्या व्हॉल्यूम विस्तारास प्रतिबंध करण्याचा मार्ग शोधणे विशेषतः महत्वाचे आहे.
3. इलेक्ट्रोलाइट
च्या क्षमतेच्या ऱ्हासात योगदान देणारे इलेक्ट्रोलाइटमधील घटकलिथियम-आयन बॅटरीसमाविष्ट:
1. सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्ससाठी सॉल्व्हेंट्स आणि इलेक्ट्रोलाइट्सचे विघटन (गंभीर अपयश किंवा सुरक्षितता समस्या जसे की गॅस निर्मिती), जेव्हा ऑक्सिडेशन क्षमता 5V विरुद्ध Li+/Li पेक्षा जास्त असते किंवा घटण्याची क्षमता 0.8V पेक्षा कमी असते (भिन्न इलेक्ट्रोलाइट विघटन व्होल्टेज भिन्न), विघटन करणे सोपे. इलेक्ट्रोलाइटसाठी (उदा. LiPF6), खराब स्थिरतेमुळे उच्च तापमानात (55℃ पेक्षा जास्त) विघटन करणे सोपे आहे;
2. जसजसे चक्रांची संख्या वाढते, इलेक्ट्रोलाइट आणि सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड्समधील प्रतिक्रिया वाढते, ज्यामुळे वस्तुमान हस्तांतरण क्षमता कमकुवत होते.
4.डायाफ्राम
डायाफ्राम इलेक्ट्रॉन्स अवरोधित करू शकतो आणि आयनांचे प्रसारण पूर्ण करू शकतो. तथापि, डायाफ्रामची Li+ वाहून नेण्याची क्षमता कमी होते जेव्हा इलेक्ट्रोलाइट इत्यादीच्या विघटन उत्पादनांमुळे डायाफ्रामची छिद्रे अवरोधित केली जातात, किंवा जेव्हा उच्च तापमानात डायाफ्राम आकुंचन पावतो किंवा जेव्हा डायफ्राम वृद्ध होतो. याव्यतिरिक्त, लिथियम डेंड्राइट्सची निर्मिती डायफ्रामला छेदते ज्यामुळे अंतर्गत शॉर्ट सर्किट होते.
5. द्रव गोळा करणे
कलेक्टरमुळे क्षमता कमी होण्याचे कारण सामान्यतः कलेक्टरचे गंज असते. तांबे नकारात्मक संग्राहक म्हणून वापरले जाते कारण ते उच्च संभाव्यतेवर ऑक्सिडाइझ करणे सोपे आहे, तर ॲल्युमिनियम सकारात्मक संग्राहक म्हणून वापरले जाते कारण कमी क्षमतेवर लिथियमसह लिथियम-ॲल्युमिनियम मिश्र धातु तयार करणे सोपे आहे. कमी व्होल्टेज अंतर्गत (1.5V पेक्षा कमी आणि कमी, जास्त-डिस्चार्ज), तांबे इलेक्ट्रोलाइटमध्ये Cu2+ मध्ये ऑक्सिडाइझ होते आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावर जमा होते, लिथियमच्या डी-एम्बेडिंगमध्ये अडथळा आणते, परिणामी क्षमता कमी होते. आणि सकारात्मक बाजूने, च्या ओव्हरचार्जिंगबॅटरीॲल्युमिनियम कलेक्टरच्या खड्ड्याला कारणीभूत ठरते, ज्यामुळे अंतर्गत प्रतिकार वाढतो आणि क्षमता कमी होते.
6. चार्ज आणि डिस्चार्ज घटक
अत्याधिक चार्ज आणि डिस्चार्ज मल्टीप्लायर्समुळे लिथियम-आयन बॅटरियांची क्षमता वेगाने कमी होऊ शकते. चार्ज/डिस्चार्ज गुणक वाढणे म्हणजे बॅटरीचे ध्रुवीकरण प्रतिबाधा त्यानुसार वाढते, ज्यामुळे क्षमता कमी होते. या व्यतिरिक्त, उच्च गुणाकार दराने चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगमुळे निर्माण होणारा प्रसार-प्रेरित ताण कॅथोड सक्रिय सामग्रीचे नुकसान आणि बॅटरीचे प्रवेगक वृद्धत्व ठरतो.
ओव्हरचार्जिंग आणि ओव्हरडिस्चार्जिंग बॅटरीच्या बाबतीत, नकारात्मक इलेक्ट्रोड लिथियम वर्षाव होण्यास प्रवण असतो, सकारात्मक इलेक्ट्रोड जास्त प्रमाणात लिथियम काढण्याची यंत्रणा कोलमडते आणि इलेक्ट्रोलाइटचे ऑक्सिडेटिव्ह विघटन (उप-उत्पादने आणि वायू निर्मितीची घटना) वेगवान होते. जेव्हा बॅटरी ओव्हर-डिस्चार्ज होते, तेव्हा कॉपर फॉइल विरघळते (लिथियम डी-एम्बेडिंगमध्ये अडथळा आणते, किंवा थेट तांबे डेंड्राइट तयार करते), ज्यामुळे क्षमता कमी होते किंवा बॅटरी निकामी होते.
चार्जिंग स्ट्रॅटेजी अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की जेव्हा चार्जिंग कट-ऑफ व्होल्टेज 4V असते, तेव्हा चार्जिंग कट-ऑफ व्होल्टेज (उदा. 3.95V) योग्यरित्या कमी केल्याने बॅटरीचे सायकल लाइफ सुधारू शकते. हे देखील दर्शविले गेले आहे की बॅटरी 100% SOC वर जलद चार्ज केल्याने 80% SOC वर जलद चार्जिंगपेक्षा जलद क्षय होते. याव्यतिरिक्त, ली एट अल. असे आढळले की जरी पल्सिंग चार्जिंग कार्यक्षमता सुधारू शकते, परंतु बॅटरीचा अंतर्गत प्रतिकार लक्षणीय वाढेल आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्रीचे नुकसान गंभीर आहे.
7. तापमान
च्या क्षमतेवर तापमानाचा प्रभावलिथियम-आयन बॅटरीदेखील खूप महत्वाचे आहे. वाढीव कालावधीसाठी उच्च तापमानात कार्य करत असताना, बॅटरीमध्ये साइड रिॲक्शन्समध्ये वाढ होते (उदा. इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन), ज्यामुळे क्षमता अपरिवर्तनीय नुकसान होते. विस्तारित कालावधीसाठी कमी तापमानात कार्यरत असताना, बॅटरीची एकूण प्रतिबाधा वाढते (इलेक्ट्रोलाइट चालकता कमी होते, SEI प्रतिबाधा वाढते आणि इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियांचा दर कमी होतो) आणि बॅटरीमधून लिथियम पर्जन्यवृष्टी होण्याची शक्यता असते.
लिथियम-आयन बॅटरीची क्षमता कमी होण्याचे वरील मुख्य कारण आहे, वरील प्रस्तावनेद्वारे मला विश्वास आहे की तुम्हाला लिथियम-आयन बॅटरीच्या क्षमतेच्या ऱ्हासाची कारणे समजली आहेत.
पोस्ट वेळ: जुलै-24-2023