الیکٹرک گاڑیوں کی مارکیٹ کی گرم ڈگری سے متاثر،لتیم آئن بیٹریاںالیکٹرک گاڑیوں کے بنیادی اجزاء میں سے ایک کے طور پر، بہت حد تک زور دیا گیا ہے. لوگ لمبی زندگی، اعلیٰ طاقت، اچھی حفاظت والی لتیم آئن بیٹری تیار کرنے کے لیے پرعزم ہیں۔ ان میں، کی کشیننلتیم آئن بیٹریصلاحیت ہر کسی کی توجہ کے قابل ہے، صرف لتیم آئن بیٹریوں کی کشندگی کی وجوہات کی مکمل تفہیم یا طریقہ کار، تاکہ مسئلہ کو حل کرنے کے لیے صحیح دوا تجویز کرنے کے قابل ہو، لتیم آئن بیٹریوں کی صلاحیت کیوں کشندگی؟
لتیم آئن بیٹریوں کی صلاحیت میں کمی کی وجوہات
1. مثبت الیکٹروڈ مواد
LiCoO2 عام طور پر استعمال ہونے والے کیتھوڈ مواد میں سے ایک ہے (3C زمرہ بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے، اور پاور بیٹریاں بنیادی طور پر ٹرنری اور لیتھیم آئرن فاسفیٹ لے جاتی ہیں)۔ جیسے جیسے سائیکلوں کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے، فعال لتیم آئنوں کا نقصان صلاحیت کے زوال میں زیادہ حصہ ڈالتا ہے۔ 200 سائیکلوں کے بعد، LiCoO2 کسی مرحلے کی منتقلی سے نہیں گزرا، بلکہ لیملر ڈھانچے میں تبدیلی آئی، جس کی وجہ سے Li+ ڈی ایمبیڈنگ میں مشکلات پیدا ہوئیں۔
LiFePO4 میں اچھی ساختی استحکام ہے، لیکن anode میں Fe3+ گھل جاتا ہے اور گریفائٹ انوڈ پر Fe دھات تک کم ہو جاتا ہے، جس کے نتیجے میں انوڈ پولرائزیشن میں اضافہ ہوتا ہے۔ عام طور پر Fe3+ کی تحلیل کو LiFePO4 ذرات کی کوٹنگ یا الیکٹرولائٹ کے انتخاب سے روکا جاتا ہے۔
NCM ٹرنری میٹریل ① ٹرانزیشن میٹل آکسائیڈ کیتھوڈ میٹریل میں ٹرانزیشن میٹل آئن زیادہ درجہ حرارت پر آسانی سے تحلیل ہوتے ہیں، اس طرح الیکٹرولائٹ میں آزاد ہو جاتے ہیں یا منفی طرف جمع ہوتے ہیں جس کی وجہ سے صلاحیت میں کمی ہوتی ہے۔ ② جب وولٹیج 4.4V بمقابلہ Li+/Li سے زیادہ ہو تو، ٹرنری مواد کی ساختی تبدیلی صلاحیت میں کمی کا باعث بنتی ہے۔ ③ Li-Ni ملی جلی قطاریں، جو Li+ چینلز کی رکاوٹ کا باعث بنتی ہیں۔
LiMnO4 پر مبنی لتیم آئن بیٹریوں میں صلاحیت میں کمی کی بنیادی وجوہات ہیں 1. ناقابل واپسی مرحلہ یا ساختی تبدیلیاں، جیسے جان ٹیلر کی خرابی؛ اور 2. الیکٹرولائٹ میں Mn کی تحلیل (الیکٹرولائٹ میں HF کی موجودگی)، غیر متناسب رد عمل، یا انوڈ میں کمی۔
2. منفی الیکٹروڈ مواد
گریفائٹ کے انوڈ سائیڈ پر لیتھیم کی ورن کی نسل (لتیم کا کچھ حصہ "ڈیڈ لتیم" بن جاتا ہے یا لیتھیم ڈینڈرائٹس پیدا کرتا ہے)، کم درجہ حرارت پر، لتیم آئن کا پھیلاؤ آسانی سے سست ہو جاتا ہے جس کی وجہ سے لیتھیم کی بارش ہوتی ہے، اور لتیم کی ترسیب ہونے کا بھی خطرہ ہوتا ہے۔ جب N/P تناسب بہت کم ہو۔
اینوڈ سائیڈ پر SEI فلم کی بار بار تباہی اور نمو لیتھیم کی کمی اور پولرائزیشن میں اضافہ کا باعث بنتی ہے۔
سلکان پر مبنی انوڈ میں لتیم ایمبیڈنگ/ڈی-لیتھیم کو ہٹانے کا بار بار عمل آسانی سے حجم کی توسیع اور سلیکون کے ذرات کے شگاف کی ناکامی کا باعث بن سکتا ہے۔ لہذا، سلکان انوڈ کے لئے، اس کے حجم کی توسیع کو روکنے کے لئے ایک طریقہ تلاش کرنا خاص طور پر اہم ہے.
3. الیکٹرولائٹ
الیکٹرولائٹ کے عوامل جو صلاحیت میں کمی کا باعث بنتے ہیں۔لتیم آئن بیٹریاںشامل ہیں:
1. سالوینٹس اور الیکٹرولائٹس کا گلنا (سنگین ناکامی یا حفاظتی مسائل جیسے کہ گیس کی پیداوار)، نامیاتی سالوینٹس کے لیے، جب آکسیڈیشن پوٹینشل 5V بمقابلہ Li+/Li سے زیادہ ہو یا کمی کی صلاحیت 0.8V سے کم ہو (مختلف الیکٹرولائٹ سڑنے والی وولٹیج مختلف)، گلنا آسان ہے۔ الیکٹرولائٹ (جیسے LiPF6) کے لیے، خراب استحکام کی وجہ سے زیادہ درجہ حرارت (55℃ سے زیادہ) پر گلنا آسان ہے۔
2. جیسے جیسے سائیکلوں کی تعداد بڑھتی ہے، الیکٹرولائٹ اور مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے درمیان رد عمل بڑھتا ہے، جس سے بڑے پیمانے پر منتقلی کی صلاحیت کمزور ہو جاتی ہے۔
4. ڈایافرام
ڈایافرام الیکٹرانوں کو روک سکتا ہے اور آئنوں کی ترسیل کو پورا کر سکتا ہے۔ تاہم، ڈایافرام کی Li+ کی نقل و حمل کی صلاحیت اس وقت کم ہو جاتی ہے جب ڈایافرام کے سوراخوں کو الیکٹرولائٹ وغیرہ کی سڑنے والی مصنوعات سے روک دیا جاتا ہے، یا جب ڈایافرام زیادہ درجہ حرارت پر سکڑ جاتا ہے، یا جب ڈایافرام کی عمر بڑھ جاتی ہے۔ اس کے علاوہ، ڈایافرام کو چھیدنے والے لیتھیم ڈینڈرائٹس کی تشکیل جس سے اندرونی شارٹ سرکٹ ہوتا ہے اس کی ناکامی کی بنیادی وجہ ہے۔
5. سیال جمع کرنا
کلیکٹر کی وجہ سے صلاحیت میں کمی کی وجہ عام طور پر کلیکٹر کا سنکنرن ہوتا ہے۔ تانبے کو منفی جمع کرنے والے کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ یہ اعلی صلاحیتوں پر آکسائڈائز کرنا آسان ہے، جبکہ ایلومینیم کو مثبت جمع کرنے والے کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ کم صلاحیتوں پر لتیم کے ساتھ لتیم-ایلومینیم مرکب بنانا آسان ہے۔ کم وولٹیج کے تحت (جتنا کم 1.5V اور اس سے کم، زیادہ ڈسچارج)، تانبا الیکٹرولائٹ میں Cu2+ پر آکسائڈائز ہو جاتا ہے اور منفی الیکٹروڈ کی سطح پر جمع ہو جاتا ہے، جس سے لیتھیم کے ڈی ایمبیڈنگ میں رکاوٹ پیدا ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں صلاحیت میں کمی واقع ہوتی ہے۔ اور مثبت پہلو پر، کی اوورچارجنگبیٹریایلومینیم کلیکٹر کی پٹنگ کا سبب بنتا ہے، جو اندرونی مزاحمت اور صلاحیت میں کمی کا باعث بنتا ہے۔
6. چارج اور خارج ہونے والے عوامل
ضرورت سے زیادہ چارج اور ڈسچارج ملٹی پلائر لیتھیم آئن بیٹریوں کی صلاحیت میں تیزی سے کمی کا باعث بن سکتے ہیں۔ چارج / ڈسچارج ضرب میں اضافے کا مطلب ہے کہ بیٹری کی پولرائزیشن رکاوٹ اسی کے مطابق بڑھتی ہے، جس کی وجہ سے صلاحیت میں کمی واقع ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، اعلیٰ ضرب کی شرح پر چارجنگ اور ڈسچارج کے ذریعے پیدا ہونے والا پھیلاؤ کی وجہ سے پیدا ہونے والا تناؤ کیتھوڈ ایکٹیو مواد کے نقصان اور بیٹری کی تیز رفتار عمر کا باعث بنتا ہے۔
بیٹریوں کو زیادہ چارج کرنے اور اوور ڈسچارج ہونے کی صورت میں، منفی الیکٹروڈ لیتھیم کی بارش کا شکار ہوتا ہے، مثبت الیکٹروڈ ضرورت سے زیادہ لیتھیم کو ہٹانے کا طریقہ کار گر جاتا ہے، اور الیکٹرولائٹ کی آکسیڈیٹیو سڑن (بائی پروڈکٹس اور گیس کی پیداوار کی موجودگی) کو تیز کیا جاتا ہے۔ جب بیٹری زیادہ ڈسچارج ہو جاتی ہے تو، تانبے کا ورق گھل جاتا ہے (لیتھیم ڈی ایمبیڈنگ میں رکاوٹ، یا براہ راست تانبے کے ڈینڈرائٹس پیدا کرتا ہے)، جس سے صلاحیت میں کمی یا بیٹری کی خرابی ہوتی ہے۔
چارجنگ کی حکمت عملی کے مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ جب چارجنگ کٹ آف وولٹیج 4V ہے، چارجنگ کٹ آف وولٹیج کو مناسب طریقے سے کم کرنا (مثلاً، 3.95V) بیٹری کی سائیکل لائف کو بہتر بنا سکتا ہے۔ یہ بھی دکھایا گیا ہے کہ بیٹری کو 100% SOC پر تیزی سے چارج کرنے سے 80% SOC پر تیزی سے چارج ہونے سے زیادہ تیزی سے زوال پذیر ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، لی وغیرہ۔ پتہ چلا کہ اگرچہ پلسنگ چارجنگ کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہے، لیکن بیٹری کی اندرونی مزاحمت نمایاں طور پر بڑھے گی، اور منفی الیکٹروڈ فعال مواد کا نقصان سنگین ہے۔
7۔درجہ حرارت
کی صلاحیت پر درجہ حرارت کا اثرلتیم آئن بیٹریاںبھی بہت اہم ہے. جب طویل عرصے تک زیادہ درجہ حرارت پر کام کرتے ہیں، تو بیٹری کے اندر ضمنی رد عمل میں اضافہ ہوتا ہے (مثلاً الیکٹرولائٹ کا گلنا)، جس سے صلاحیت کا ناقابل واپسی نقصان ہوتا ہے۔ لمبے عرصے تک کم درجہ حرارت پر کام کرنے پر، بیٹری کی کل رکاوٹ بڑھ جاتی ہے (الیکٹرولائٹ چالکتا کم ہو جاتی ہے، SEI رکاوٹ بڑھ جاتی ہے، اور الیکٹرو کیمیکل رد عمل کی شرح کم ہو جاتی ہے)، اور بیٹری سے لیتھیم کی بارش ہونے کا خطرہ ہوتا ہے۔
مندرجہ بالا لتیم آئن بیٹری کی صلاحیت میں کمی کی بنیادی وجہ ہے، مندرجہ بالا تعارف کے ذریعے مجھے یقین ہے کہ آپ کو لتیم آئن بیٹری کی صلاحیت میں کمی کی وجوہات کی سمجھ ہے۔
پوسٹ ٹائم: جولائی 24-2023