لتیم بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی

کم درجہ حرارت والے ماحول میں، لتیم آئن بیٹری کی کارکردگی مثالی نہیں ہے۔ جب عام طور پر استعمال ہونے والی لیتھیم آئن بیٹریاں -10 ° C پر کام کرتی ہیں، تو ان کی زیادہ سے زیادہ چارج اور ڈسچارج کی صلاحیت اور ٹرمینل وولٹیج عام درجہ حرارت کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم ہو جائے گی [6]، جب خارج ہونے والا درجہ حرارت -20 ° C تک گر جائے گا، دستیاب صلاحیت یہاں تک کہ کمرے کے درجہ حرارت 25 ° C پر 1/3 تک کم کیا جائے، جب خارج ہونے والے مادہ کا درجہ حرارت کم ہوتا ہے، کچھ لتیم بیٹریاں "مردہ بیٹری" کی حالت میں داخل ہو کر، سرگرمیوں کو چارج اور خارج نہیں کر سکتیں۔

1، کم درجہ حرارت پر لتیم آئن بیٹریوں کی خصوصیات
(1) میکروسکوپک
کم درجہ حرارت پر لیتھیم آئن بیٹری کی خصوصیت کی تبدیلیاں درج ذیل ہیں: درجہ حرارت میں مسلسل کمی کے ساتھ، اوہمک مزاحمت اور پولرائزیشن مزاحمت مختلف ڈگریوں میں بڑھ جاتی ہے۔ لیتھیم آئن بیٹری کا ڈسچارج وولٹیج عام درجہ حرارت سے کم ہے۔ کم درجہ حرارت پر چارج اور ڈسچارج ہونے پر، اس کا آپریٹنگ وولٹیج عام درجہ حرارت سے زیادہ تیزی سے بڑھتا یا گرتا ہے، جس کے نتیجے میں اس کی زیادہ سے زیادہ قابل استعمال صلاحیت اور طاقت میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔

(2) خوردبینی طور پر
کم درجہ حرارت پر لیتھیم آئن بیٹریوں کی کارکردگی میں تبدیلی بنیادی طور پر درج ذیل اہم عوامل کے اثر و رسوخ کی وجہ سے ہوتی ہے۔ جب محیطی درجہ حرارت -20 ℃ سے کم ہوتا ہے تو، مائع الیکٹرولائٹ مضبوط ہوجاتا ہے، اس کی چپکنے والی تیزی سے بڑھ جاتی ہے، اور اس کی آئنک چالکتا کم ہوجاتی ہے۔ مثبت اور منفی الیکٹروڈ مواد میں لتیم آئن کا پھیلاؤ سست ہے۔ لتیم آئن کو تحلیل کرنا مشکل ہے، اور SEI فلم میں اس کی ترسیل سست ہے، اور چارج کی منتقلی میں رکاوٹ بڑھ جاتی ہے۔ لتیم ڈینڈرائٹ کا مسئلہ کم درجہ حرارت پر خاص طور پر نمایاں ہے۔

2, لتیم آئن بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کو حل کرنے کے لئے
کم درجہ حرارت کے ماحول کو پورا کرنے کے لیے ایک نیا الیکٹرولیٹک مائع نظام ڈیزائن کریں۔ ٹرانسمیشن کی رفتار کو تیز کرنے اور ٹرانسمیشن کی دوری کو کم کرنے کے لیے مثبت اور منفی الیکٹروڈ ڈھانچہ کو بہتر بنائیں؛ رکاوٹ کو کم کرنے کے لیے مثبت اور منفی ٹھوس الیکٹرولائٹ انٹرفیس کو کنٹرول کریں۔

(1) الیکٹرولائٹ additives
عام طور پر، بیٹری کے کم درجہ حرارت کی کارکردگی کو بہتر بنانے اور مثالی SEI فلم بنانے میں مدد کرنے کے لیے فنکشنل ایڈیٹیو کا استعمال سب سے مؤثر اور اقتصادی طریقوں میں سے ایک ہے۔ فی الوقت، additives کی اہم اقسام isocyanate پر مبنی additives، سلفر پر مبنی additives، ionic liquid additives اور غیر نامیاتی لتیم سالٹ additives ہیں۔

مثال کے طور پر، ڈائمتھائل سلفائٹ (ڈی ایم ایس) سلفر پر مبنی اضافی اشیاء، مناسب کم کرنے والی سرگرمی کے ساتھ، اور چونکہ اس کی کمی کی مصنوعات اور لیتھیم آئن بائنڈنگ ونائل سلفیٹ (ڈی ٹی ڈی) سے کمزور ہے، اس لیے آرگینک ایڈیٹیو کے استعمال کو ختم کرنے سے انٹرفیس کی رکاوٹ میں اضافہ ہو گا، اور اس کی تعمیر کے لیے منفی الیکٹروڈ انٹرفیس فلم کی زیادہ مستحکم اور بہتر آئنک چالکتا۔ ڈائمتھائل سلفائٹ (DMS) کی طرف سے نمائندگی کرنے والے سلفائٹ ایسٹرز میں اعلی ڈائی الیکٹرک مستقل اور وسیع آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد ہوتی ہے۔

(2) الیکٹرولائٹ کا سالوینٹ
روایتی لتیم آئن بیٹری الیکٹرولائٹ 1 مول لیتھیم ہیکسافلووروفاسفیٹ (LiPF6) کو مخلوط سالوینٹ میں تحلیل کرنا ہے، جیسے EC، PC، VC، DMC، میتھائل ایتھائل کاربونیٹ (EMC) یا ڈائیتھائل کاربونیٹ (DEC)، جہاں کی ساخت سالوینٹ، پگھلنے کا نقطہ، ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ، وسکوسیٹی اور لیتھیم نمک کے ساتھ مطابقت بیٹری کے آپریٹنگ درجہ حرارت کو سنجیدگی سے متاثر کرے گی۔ فی الحال، کمرشل الیکٹرولائٹ کو -20 ℃ اور اس سے نیچے کے کم درجہ حرارت والے ماحول پر لاگو کرنے پر ٹھوس ہونا آسان ہے، کم ڈائی الیکٹرک مستقل لتیم نمک کو الگ کرنا مشکل بناتا ہے، اور viscosity بہت زیادہ ہے تاکہ بیٹری کی اندرونی مزاحمت اور کم ہو جائے۔ وولٹیج پلیٹ فارم. لتیم آئن بیٹریاں موجودہ سالوینٹ تناسب کو بہتر بنا کر کم درجہ حرارت کی بہتر کارکردگی دکھا سکتی ہیں، جیسے الیکٹرولائٹ فارمولیشن (EC:PC:EMC=1:2:7) کو بہتر بنا کر تاکہ TiO2(B)/ گرافین منفی الیکٹروڈ کو A -20℃ پر ~240 mA h g-1 کی گنجائش اور 0.1 A g-1 کرنٹ کثافت۔ یا نئے کم درجہ حرارت کے الیکٹرولائٹ سالوینٹس تیار کریں۔ کم درجہ حرارت پر لیتھیم آئن بیٹریوں کی خراب کارکردگی بنیادی طور پر الیکٹروڈ میٹریل میں Li+ ایمبیڈنگ کے عمل کے دوران Li+ کی سست تحلیل سے متعلق ہے۔ Li+ اور سالوینٹ مالیکیولز کے درمیان کم بائنڈنگ انرجی والے مادوں، جیسے 1، 3-dioxopentylene (DIOX) کو منتخب کیا جا سکتا ہے، اور nanoscale lithium titanate کو بیٹری ٹیسٹ کو جمع کرنے کے لیے الیکٹروڈ مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے تاکہ کم پھیلاؤ کے گتانک کو پورا کیا جا سکے۔ الیکٹروڈ مواد انتہائی کم درجہ حرارت پر، تاکہ کم درجہ حرارت کی بہتر کارکردگی حاصل کی جا سکے۔

(3) لتیم نمک
فی الحال، تجارتی LiPF6 آئن میں اعلی چالکتا، ماحول میں زیادہ نمی کی ضروریات، خراب تھرمل استحکام، اور پانی کے رد عمل میں HF جیسی خراب گیسیں حفاظتی خطرات کا باعث بننا آسان ہیں۔ Lithium difluoroxalate borate (LiODFB) کے ذریعہ تیار کردہ ٹھوس الیکٹرولائٹ فلم کافی مستحکم ہے اور اس میں کم درجہ حرارت کی کارکردگی اور اعلی شرح کارکردگی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ LiODFB میں لیتھیم ڈائی آکسالیٹ بوریٹ (LiBOB) اور LiBF4 دونوں کے فوائد ہیں۔

3. خلاصہ
لیتھیم آئن بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی بہت سے پہلوؤں جیسے الیکٹروڈ مواد اور الیکٹرولائٹس سے متاثر ہوگی۔ الیکٹروڈ مواد اور الیکٹرولائٹ جیسے متعدد نقطہ نظر سے جامع بہتری لتیم آئن بیٹریوں کے اطلاق اور ترقی کو فروغ دے سکتی ہے، اور لتیم بیٹریوں کے اطلاق کا امکان اچھا ہے، لیکن مزید تحقیق میں ٹیکنالوجی کو تیار اور مکمل کرنے کی ضرورت ہے۔