የሊቲየም ብረት ፎስፌት ባትሪ ለምን አይሳካም?

የሊቲየም ብረት ፎስፌት ባትሪዎች ብልሽት መንስኤን ወይም ዘዴን መረዳት የባትሪውን አፈጻጸም እና መጠነ ሰፊ ምርትና አጠቃቀምን ለማሻሻል በጣም አስፈላጊ ነው። ይህ መጣጥፍ በባትሪ አለመሳካት ላይ ቆሻሻዎችን፣ የአፈጣጠር ዘዴዎችን፣ የማከማቻ ሁኔታዎችን፣ እንደገና ጥቅም ላይ ማዋልን፣ ከመጠን በላይ መሙላትን እና ከመጠን በላይ መፍሰስ የሚያስከትለውን ውጤት ያብራራል።

1. በምርት ሂደቱ ውስጥ ውድቀት

በምርት ሂደት ውስጥ ሰራተኞች, መሳሪያዎች, ጥሬ እቃዎች, ዘዴዎች እና አከባቢዎች የምርት ጥራትን የሚነኩ ዋና ዋና ነገሮች ናቸው. በ LiFePO4 ሃይል ባትሪዎች, ሰራተኞች እና መሳሪያዎች የማምረት ሂደት ውስጥ የአስተዳደር ወሰን ናቸው, ስለዚህ በዋናነት የመጨረሻዎቹን ሶስት ተፅእኖ ምክንያቶች እንነጋገራለን.

በአክቲቭ ኤሌክትሮድ ንጥረ ነገር ውስጥ ያለው ርኩሰት የባትሪውን ውድቀት ያስከትላል.

LiFePO4 በሚዋሃድበት ጊዜ እንደ Fe2O3 እና Fe ያሉ አነስተኛ ቆሻሻዎች ይኖራሉ። እነዚህ ቆሻሻዎች በአሉታዊው ኤሌክትሮድስ ወለል ላይ ይቀንሳሉ እና ድያፍራም ን በመውጋት ውስጣዊ አጭር ዑደት ሊያስከትሉ ይችላሉ. LiFePO4 በአየር ውስጥ ለረጅም ጊዜ ሲጋለጥ, እርጥበት ባትሪውን ያበላሸዋል. በእርጅና የመጀመሪያ ደረጃ ላይ, በእቃው ላይ የአሞሮፊክ ብረት ፎስፌት ይፈጠራል. የአካባቢያዊ ስብጥር እና አወቃቀሩ ከ LiFePO4 (OH) ጋር ተመሳሳይ ነው; OH ን በማስገባቱ, LiFePO4 ያለማቋረጥ ይበላል, በድምጽ መጨመር ይገለጣል; በኋላ ቀስ በቀስ እንደገና ክሪስታላይድ በማድረግ LiFePO4(OH) ይመሰርታል። በ LiFePO3 ውስጥ ያለው የ Li4PO4 ርኩሰት በኤሌክትሮኬሚካላዊ መልኩ የማይንቀሳቀስ ነው። የ graphite anode የንጽሕና ይዘት ከፍ ባለ መጠን, የማይቀለበስ የአቅም መጥፋት ይበልጣል.

በተፈጠረ ዘዴ ምክንያት የባትሪው ውድቀት

የማይቀለበስ የሊቲየም ions መጥፋት በመጀመሪያ ጠንካራ ኤሌክትሮላይት ኢንተርፋሽናል ሽፋን በሚፈጠርበት ጊዜ በሚጠጡት ሊቲየም ions ውስጥ ይንጸባረቃል። ጥናቶች እንደሚያሳዩት የመፍጠር ሙቀት መጨመር የበለጠ የማይቀለበስ የሊቲየም ion መጥፋት ያስከትላል። የምስረታ ሙቀት መጠን ሲጨምር, በ SEI ፊልም ውስጥ ያሉ ኦርጋኒክ ያልሆኑ አካላት መጠን ይጨምራሉ. ከኦርጋኒክ ክፍል ROCO2Li ወደ ኢንኦርጋኒክ አካል ሊ2CO3 በሚቀየርበት ጊዜ የሚወጣው ጋዝ በ SEI ፊልም ላይ ተጨማሪ ጉድለቶችን ያስከትላል። በእነዚህ ጉድለቶች የተሟሟት ብዙ ቁጥር ያላቸው ሊቲየም ionዎች በአሉታዊው ግራፋይት ኤሌክትሮድ ውስጥ ይቀመጣሉ.

በሚፈጠርበት ጊዜ ዝቅተኛ-የአሁኑ ባትሪ መሙላት የተሰራው የ SEI ፊልም ጥንቅር እና ውፍረት አንድ ወጥ ናቸው ነገር ግን ጊዜ የሚወስድ ነው; ከፍተኛ-የአሁኑ ባትሪ መሙላት ተጨማሪ የጎንዮሽ ምላሾች እንዲከሰቱ ያደርጋል፣ በዚህም ምክንያት የማይቀለበስ የሊቲየም-አዮን ብክነት ይጨምራል እና የአሉታዊ ኤሌክትሮድ በይነገጽ መጨናነቅም ይጨምራል፣ ግን ጊዜ ይቆጥባል። ጊዜ; በአሁኑ ጊዜ የሁለቱም ጥቅሞችን ግምት ውስጥ ማስገባት እንዲችል የአነስተኛ የአሁኑ ቋሚ የአሁኑ-ትልቅ የአሁኑ ቋሚ ወቅታዊ እና ቋሚ ቮልቴጅ ምስረታ ሁነታ በተደጋጋሚ ጥቅም ላይ ይውላል.

በምርት አካባቢ ውስጥ ባለው እርጥበት ምክንያት የሚፈጠር የባትሪ ውድቀት

በተጨባጭ ምርት ውስጥ, ባትሪው አየርን ማግኘቱ የማይቀር ነው, ምክንያቱም አወንታዊ እና አሉታዊ ቁሶች በአብዛኛው ማይክሮን ወይም ናኖ መጠን ያላቸው ቅንጣቶች ናቸው, እና በኤሌክትሮላይት ውስጥ ያሉት ሟሟት ሞለኪውሎች ትላልቅ ኤሌክትሮኔጌቲቭ ካርቦኒል ቡድኖች እና ሜታስቴብል ካርበን-ካርቦን ድርብ ቦንድ አላቸው. ሁሉም በቀላሉ በአየር ውስጥ እርጥበትን ይቀበላሉ.

የውሃ ሞለኪውሎች በኤሌክትሮላይት ውስጥ ካለው የሊቲየም ጨው (በተለይም LiPF6) ምላሽ ይሰጣሉ፣ ይህም ኤሌክትሮላይቱን ይበሰብሳል እና ይበላል (ወደ PF5 ይመሰረታል) እና አሲዳማ የሆነውን HF ያመነጫል። ሁለቱም PF5 እና HF የ SEI ፊልም ያጠፋሉ፣ እና HF የLiFePO4 ገባሪ ቁስ መበላሸትን ያስተዋውቃል። የውሃ ሞለኪውሎች የሊቲየም-የተጠላለፈ ግራፋይት ኔጌቲቭ ኤሌክትሮድን ይሰርዙታል፣ በ SEI ፊልም ስር ሊቲየም ሃይድሮክሳይድ ይፈጥራሉ። በተጨማሪም, በኤሌክትሮላይት ውስጥ የሚሟሟ O2 የእርጅና ሂደትን ያፋጥናል LiFePO4 ባትሪዎች.

በምርት ሂደት ውስጥ የባትሪውን አፈፃፀም ከሚጎዳው የምርት ሂደት በተጨማሪ የ LiFePO4 ሃይል ባትሪ ውድቀትን ከሚያስከትሉት ዋና ዋና ነገሮች መካከል በጥሬ እቃዎች (ውሃን ጨምሮ) ውስጥ የሚገኙትን ቆሻሻዎች እና የምስረታ ሂደትን ያካትታል, ስለዚህ የንጽህና ንፅህና. ቁሳቁስ, የአካባቢን እርጥበት መቆጣጠር, የአፈጣጠር ዘዴ, ወዘተ ምክንያቶች ወሳኝ ናቸው.

2. በመደርደሪያዎች ውስጥ አለመሳካት

በኃይል ባትሪው የአገልግሎት ዘመን አብዛኛው ጊዜ በመደርደሪያው ውስጥ ነው. በአጠቃላይ ከረዥም ጊዜ የመቆያ ጊዜ በኋላ የባትሪው አፈፃፀም ይቀንሳል, ብዙውን ጊዜ የውስጥ መከላከያ መጨመር, የቮልቴጅ መቀነስ እና የመልቀቂያ አቅም መቀነስ ያሳያል. ብዙ ምክንያቶች የባትሪውን አፈፃፀም መጥፋት ያስከትላሉ ፣ ከእነዚህ ውስጥ የሙቀት መጠኑ ፣ የኃይል መሙያ ሁኔታ እና ጊዜ በጣም ግልፅ ተፅእኖዎች ናቸው።

ካሴም እና ሌሎች. በተለያዩ የማከማቻ ሁኔታዎች የLiFePO4 ሃይል ባትሪዎችን እርጅና ተንትኗል። የእርጅና ዘዴው በዋናነት የአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች የጎንዮሽ ምላሽ እንደሆነ ያምኑ ነበር. ኤሌክትሮላይት (ከአዎንታዊ ኤሌክትሮድስ የጎንዮሽ ምላሽ ጋር ሲነጻጸር, አሉታዊ ግራፋይት ኤሌክትሮድ የጎን ምላሽ የበለጠ ከባድ ነው, በዋናነት በሟሟ ምክንያት ነው. መበስበስ, የ SEI ፊልም እድገት) ንቁ የሊቲየም ions ይበላል. በተመሳሳይ ጊዜ የባትሪው አጠቃላይ እክል ይጨምራል, ንቁ የሊቲየም ions መጥፋት ሲቀረው የባትሪውን እርጅና ያመጣል. በማከማቻ ሙቀት መጨመር የ LiFePO4 ኃይል ባትሪዎች አቅም ማጣት ይጨምራል. በአንጻሩ, የማከማቻው ሁኔታ እየጨመረ ሲሄድ, የአቅም ማጣት የበለጠ ትንሽ ነው.

Grolleau እና ሌሎች. እንዲሁም ተመሳሳይ መደምደሚያ ላይ ደርሰዋል-የማከማቻው ሙቀት በ LiFePO4 የኃይል ባትሪዎች እርጅና ላይ የበለጠ ተፅዕኖ ያሳድራል, ከዚያም የማከማቻ ሁኔታን ይከተላል, እና ቀላል ሞዴል ቀርቧል. ከማከማቻ ጊዜ (የሙቀት መጠን እና የመሙያ ሁኔታ) ጋር በተያያዙ ሁኔታዎች ላይ በመመስረት የ LiFePO4 ሃይል ባትሪ አቅም ማጣት ሊተነብይ ይችላል። በተወሰነ የ SOC ሁኔታ ፣ የመደርደሪያው ጊዜ እየጨመረ በሄደ መጠን በግራፊያው ውስጥ ያለው ሊቲየም ወደ ጫፉ ይሰራጫል ፣ ከኤሌክትሮላይት እና ከኤሌክትሮኖች ጋር የተወሳሰበ ውህድ ይፈጥራል ፣ በዚህም ምክንያት የማይቀለበስ የሊቲየም ions መጠን ይጨምራል ፣ የ SEI ውፍረት። እና conductivity. በመቀነሱ ምክንያት የሚከሰተውን የንፅፅር መጨመር (ኦርጋኒክ ያልሆኑ አካላት ይጨምራሉ, እና አንዳንዶቹ እንደገና ለመሟሟት እድሉ አላቸው) እና የኤሌክትሮዶች ወለል እንቅስቃሴ መቀነስ በአንድ ላይ የባትሪውን እርጅና ያስከትላል.

የኃይል መሙያ ሁኔታም ሆነ የመፍሰሻ ሁኔታ ምንም ይሁን ምን፣ ልዩነት ቅኝት ካሎሪሜትሪ በLiFePO4 እና በተለያዩ ኤሌክትሮላይቶች (ኤሌክትሮላይቱ LiBF4፣ LiAsF6 ወይም LiPF6) ከክፍል ሙቀት እስከ 85 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ባለው የሙቀት መጠን መካከል ምንም አይነት ምላሽ አላገኘም። ሆኖም፣ LiFePO4 በ LiPF6 ኤሌክትሮላይት ውስጥ ለረጅም ጊዜ ሲጠመቅ አሁንም የተለየ ምላሽ ያሳያል። በይነገጽ ለመመስረት የሚሰጠው ምላሽ ረዘም ያለ ስለሆነ፣ ለአንድ ወር ያህል ከተጠመቀ በኋላ ከኤሌክትሮላይት ጋር ተጨማሪ ምላሽን ለመከላከል በ LiFePO4 ገጽ ላይ አሁንም ማለፊያ ፊልም የለም።

በመደርደሪያው ውስጥ, ደካማ የማከማቻ ሁኔታዎች (ከፍተኛ ሙቀት እና ከፍተኛ የክፍያ ሁኔታ) የ LiFePO4 ሃይል ባትሪን በራስ የመሙላትን ደረጃ ይጨምራሉ, ይህም የባትሪው እርጅናን የበለጠ ግልጽ ያደርገዋል.

3. በድጋሚ ጥቅም ላይ ማዋል አለመቻል

ባትሪዎች በአጠቃላይ ጥቅም ላይ በሚውሉበት ጊዜ ሙቀትን ያመነጫሉ, ስለዚህ የሙቀት ተፅእኖ ከፍተኛ ነው. በተጨማሪም የመንገድ ሁኔታዎች፣ የአጠቃቀም እና የአካባቢ ሙቀት ሁሉም የተለያየ ተጽእኖ ይኖራቸዋል።

ንቁ የሊቲየም ions መጥፋት በአጠቃላይ በብስክሌት ወቅት የ LiFePO4 ሃይል ባትሪዎችን አቅም ማጣት ያስከትላል። ዱባሪ እና ሌሎች. በብስክሌት ወቅት የ LiFePO4 ሃይል ባትሪዎች እርጅና በዋነኝነት የሚሰራው ተግባራዊ ሊቲየም-አዮን SEI ፊልም በሚጠቀም ውስብስብ የእድገት ሂደት ምክንያት መሆኑን አሳይቷል። በዚህ ሂደት ውስጥ ንቁ የሊቲየም ions መጥፋት የባትሪውን አቅም የመቆየት መጠን በቀጥታ ይቀንሳል; የ SEI ፊልም ቀጣይነት ያለው እድገት በአንድ በኩል የባትሪውን የፖላራይዜሽን መከላከያ መጨመር ያስከትላል. በተመሳሳይ ጊዜ, የ SEI ፊልም ውፍረት በጣም ወፍራም ነው, እና የግራፍ አኖድ ኤሌክትሮኬሚካላዊ አፈፃፀም. እንቅስቃሴውን በከፊል ያቦዝነዋል።

ከፍተኛ ሙቀት ባለው ብስክሌት ውስጥ፣ በLiFePO2 ውስጥ ያለው Fe4+ በተወሰነ መጠን ይሟሟል። ምንም እንኳን የ Fe2+ የተሟሟት መጠን በአዎንታዊ ኤሌክትሮድስ አቅም ላይ ምንም ጠቃሚ ተጽእኖ ባይኖረውም, የ Fe2+ መፍታት እና በአሉታዊ ግራፋይት ኤሌክትሮድ ላይ ያለው የ Fe ዝናብ በ SEI ፊልም እድገት ውስጥ የካታሊቲክ ሚና ይጫወታል. . ታን በቁጥር የተተነተነው ንቁ የሊቲየም አየኖች የት እና የት እንደጠፉ እና አብዛኛው የሊቲየም ions መጥፋት በአሉታዊው ግራፋይት ኤሌክትሮድ ላይ በተለይም በከፍተኛ ሙቀት ዑደቶች ወቅት ማለትም ከፍተኛ የሙቀት መጠን ዑደት የአቅም መጥፋት መከሰቱን አረጋግጧል። ፈጣን ነው፣ እና የ SEI ፊልምን ጠቅለል አድርጎ ገልጿል ሶስት የተለያዩ የመጎዳት እና የመጠገን ዘዴዎች አሉ።

1. የሊቲየም ionዎችን ለመቀነስ በግራፋይት አኖድ ውስጥ ያሉት ኤሌክትሮኖች በ SEI ፊልም ውስጥ ያልፋሉ።
2. የ SEI ፊልም አንዳንድ አካላት መሟሟት እና እንደገና መወለድ።
3. በግራፍ አኖድ የድምፅ መጠን ለውጥ ምክንያት, የ SEI ሽፋኑ የተከሰተው በመበስበስ ምክንያት ነው.

ንቁ የሊቲየም ions ከመጥፋቱ በተጨማሪ, ሁለቱም አወንታዊ እና አሉታዊ ቁሳቁሶች እንደገና ጥቅም ላይ በሚውሉበት ጊዜ ይበላሻሉ. በድጋሚ ጥቅም ላይ በሚውልበት ጊዜ በ LiFePO4 ኤሌክትሮድ ውስጥ ያሉ ስንጥቆች መከሰታቸው የኤሌክትሮድ ፖላራይዜሽን እንዲጨምር እና በንቁ ቁስ እና በኮንዳክቲቭ ኤጀንት ወይም በአሁን ሰብሳቢ መካከል ያለው ንክኪ እንዲቀንስ ያደርጋል። ናግፑር ከእርጅና በኋላ የLiFePO4 ለውጦችን በከፊል በመጠኑ ለማጥናት Scanning Extended Resistance ማይክሮስኮፕ (SSRM) ተጠቅሟል እና የLiFePO4 nanoparticles እና የገጽታ ክምችቶች መሰባበር የLiFePO4 ካቶዴስ መጨናነቅ እንዲጨምር አድርጓል። በተጨማሪም የነቃ ወለል መቀነስ እና የግራፋይት ኤሌክትሮዶች የነቃ ግራፋይት ቁስ መጥፋት ምክንያት የሆነው የባትሪ እርጅና ምክንያት እንደሆነ ይታሰባል። የ graphite anode አለመረጋጋት የ SEI ፊልም አለመረጋጋትን ያመጣል እና ንቁ የሊቲየም ions ፍጆታን ያበረታታል.

የባትሪው ከፍተኛ መጠን ያለው ፈሳሽ ለኤሌክትሪክ ተሽከርካሪ ከፍተኛ ኃይል ሊሰጥ ይችላል; ማለትም የኃይል ባትሪው የፍጥነት አፈጻጸም የተሻለ ሲሆን የኤሌክትሪክ መኪናው ፍጥነት መጨመር የተሻለ ይሆናል። የኪም እና ሌሎች የምርምር ውጤቶች. የ LiFePO4 አወንታዊ ኤሌክትሮዶች እና ግራፋይት አሉታዊ ኤሌክትሮዶች የእርጅና ዘዴ የተለያዩ መሆናቸውን አሳይቷል-በመፍሰሻ መጠን መጨመር ፣ የአዎንታዊ ኤሌክትሮዶች አቅም ማጣት ከአሉታዊ ኤሌክትሮድ የበለጠ ይጨምራል። በዝቅተኛ-ተመን ብስክሌት ወቅት የባትሪ አቅም ማጣት በዋነኝነት በአሉታዊ ኤሌክትሮድ ውስጥ ንቁ የሊቲየም ions ፍጆታ ነው። በአንጻሩ ባትሪው በከፍተኛ ፍጥነት በሚሽከረከርበት ወቅት የሚጠፋው የኃይል መጥፋት የፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ መጨናነቅ በመጨመሩ ነው።

ምንም እንኳን ጥቅም ላይ የሚውለው የኃይል ባትሪው ጥልቀት የአቅም መጥፋት ላይ ተጽእኖ ባያመጣም, የኃይል መጥፋት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል-የኃይል መጥፋት ፍጥነቱ ከፍ ባለ ጥልቀት መጨመር ይጨምራል. ይህ የሆነበት ምክንያት የ SEI ፊልም መጨናነቅ እና የሙሉ ባትሪው መጨናነቅ መጨመር ምክንያት ነው. በቀጥታ የተያያዘ ነው። ምንም እንኳን ንቁ የሊቲየም ions መጥፋት አንጻራዊ በሆነ መልኩ የኃይል መሙያ ቮልቴጁ የላይኛው ገደብ በባትሪ ውድቀት ላይ ምንም አይነት ተፅዕኖ አይኖረውም, በጣም ዝቅተኛ ወይም በጣም ከፍተኛ የሆነ የኃይል መሙያ ቮልቴጁ የ LiFePO4 electrode የበይነገጽ እክል ይጨምራል: ዝቅተኛ የላይኛው ክፍል. ገደብ ቮልቴጅ ጥሩ አይሰራም. የመተላለፊያ ፊልሙ በመሬት ላይ ተሠርቷል, እና በጣም ከፍተኛ ከፍተኛ የቮልቴጅ ገደብ የኤሌክትሮላይትን ኦክሳይቲቭ መበስበስን ያመጣል. በ LiFePO4 ኤሌክትሮድ ወለል ላይ ዝቅተኛ የመንቀሳቀስ ችሎታ ያለው ምርት ይፈጥራል.

የሙቀት መጠኑ በሚቀንስበት ጊዜ የ LiFePO4 ሃይል ባትሪ የማስወጣት አቅም በፍጥነት ይቀንሳል, ይህም በዋነኝነት በ ion conductivity ቅነሳ እና የበይነገጽ መጨናነቅ መጨመር ምክንያት ነው. ሊ LiFePO4 cathode እና graphite anode ለየብቻ ያጠና ሲሆን የአኖድ እና የአኖድ ዝቅተኛ የሙቀት መጠንን የሚገድቡ ዋና ዋና የቁጥጥር ምክንያቶች የተለያዩ መሆናቸውን አረጋግጧል። የ LiFePO4 ካቶድ የ ion conductivity መቀነስ ዋነኛው ነው, እና የግራፋይት አኖድ የበይነገጽ መከላከያ መጨመር ዋነኛው ምክንያት ነው.

ጥቅም ላይ በሚውልበት ጊዜ የ LiFePO4 ኤሌክትሮድ እና ግራፋይት አኖድ መበላሸት እና የ SEI ፊልም ቀጣይነት ያለው እድገት በተለያየ ዲግሪ የባትሪ ውድቀት ያስከትላል. በተጨማሪም ከቁጥጥር ውጪ ከሆኑ ምክንያቶች እንደ የመንገድ ሁኔታ እና የአከባቢ ሙቀት መጠን, የባትሪውን መደበኛ አጠቃቀምም እንዲሁ አስፈላጊ ነው, ይህም ተገቢውን የኃይል መሙያ ቮልቴጅ, ትክክለኛው የፍሳሽ ጥልቀት, ወዘተ.

4. በመሙላት እና በመሙላት ወቅት አለመሳካት

በሚጠቀሙበት ጊዜ ባትሪው ብዙ ጊዜ መሙላቱ የማይቀር ነው። ከመጠን በላይ መፍሰስ አነስተኛ ነው። ከመጠን በላይ በሚሞላበት ወይም በሚወጣበት ጊዜ የሚወጣው ሙቀት በባትሪው ውስጥ ሊከማች ስለሚችል የባትሪውን ሙቀት የበለጠ ይጨምራል። የባትሪውን የአገልግሎት ህይወት ይነካል እና የአውሎ ነፋሱ እሳት ወይም ፍንዳታ ይጨምራል። በመደበኛ የመሙያ እና የመሙያ ሁኔታዎች ውስጥ እንኳን, የዑደቶች ብዛት ሲጨምር, በባትሪ ስርዓት ውስጥ ያሉት ነጠላ ሴሎች የአቅም አለመመጣጠን ይጨምራሉ. ዝቅተኛው አቅም ያለው ባትሪ የመሙላት እና ከመጠን በላይ የመሙላት ሂደትን ያካሂዳል.

ምንም እንኳን LiFePO4 በተለያዩ የኃይል መሙያ ሁኔታዎች ውስጥ ካሉ ሌሎች አወንታዊ ኤሌክትሮዶች ቁሶች ጋር ሲነፃፀር እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት መረጋጋት ቢኖረውም፣ ከመጠን በላይ መሙላት የLiFePO4 ሃይል ባትሪዎችን በመጠቀም ደህንነቱ ያልተጠበቀ አደጋን ያስከትላል። ከመጠን በላይ በተሞላው ሁኔታ, በኦርጋኒክ ኤሌክትሮላይት ውስጥ ያለው ፈሳሽ ለኦክሳይድ መበስበስ በጣም የተጋለጠ ነው. በብዛት ጥቅም ላይ ከሚውሉት ኦርጋኒክ መሟሟቶች መካከል፣ ኤትሊን ካርቦኔት (ኢ.ሲ.ሲ) በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ወለል ላይ ኦክሲዴቲቭ መበስበስን ይመርጣል። የአሉታዊው ግራፋይት ኤሌክትሮድ የሊቲየም የማስገባት አቅም (ከሊቲየም እምቅ አቅም ጋር) ጥልቀት የሌለው በመሆኑ፣ የሊቲየም ዝናብ በአሉታዊ ግራፋይት ኤሌክትሮድ ውስጥ የመዝነብ እድሉ ከፍተኛ ነው።

ከመጠን በላይ በሚሞሉ ሁኔታዎች ውስጥ ለባትሪ ውድቀት ዋና ምክንያቶች አንዱ የሊቲየም ክሪስታል ቅርንጫፎች ዲያፍራም በመበሳት ምክንያት የሚፈጠረው ውስጣዊ አጭር ዑደት ነው። ሉ እና ሌሎች. ከመጠን በላይ በመሙላት ምክንያት በግራፋይት ተቃራኒ ኤሌክትሮድ ገጽ ላይ የሊቲየም ንጣፍን ውድቀት ዘዴ ተንትኗል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የአሉታዊው ግራፋይት ኤሌክትሮድስ አጠቃላይ መዋቅር አልተለወጠም, ነገር ግን የሊቲየም ክሪስታል ቅርንጫፎች እና የገጽታ ፊልም አለ. የሊቲየም እና ኤሌክትሮላይት ምላሽ የወለል ፊልሙ ያለማቋረጥ እንዲጨምር ያደርገዋል፣ ይህም የበለጠ ንቁ ሊቲየም ይበላል እና ሊቲየም ወደ ግራፋይት እንዲሰራጭ ያደርገዋል። አሉታዊ ኤሌክትሮድ የበለጠ ውስብስብ ይሆናል, ይህም በአሉታዊ ኤሌክትሮድ ወለል ላይ የሊቲየም ክምችት እንዲጨምር ያደርጋል, ይህም ተጨማሪ የአቅም እና የኩላቢክ ቅልጥፍናን ይቀንሳል.

በተጨማሪም የብረታ ብረት ብክሎች (በተለይ ፌ) በአጠቃላይ የባትሪ መሙላት አለመሳካት እንደ ዋና ዋና ምክንያቶች ይወሰዳሉ. ሹ እና ሌሎች. ከመጠን በላይ በሚሞሉ ሁኔታዎች ውስጥ የLiFePO4 ኃይል ባትሪዎችን ውድቀት ዘዴ ስልታዊ በሆነ መንገድ አጥንቷል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የ Fe redox ከመጠን በላይ የመሙላት / የመፍሰሻ ዑደት በንድፈ ሀሳብ ይቻላል, እና የምላሽ ዘዴው ተሰጥቷል. ከመጠን በላይ ክፍያ በሚከሰትበት ጊዜ ፌ በመጀመሪያ ኦክሳይድ ወደ Fe2+ ፣ Fe2+ ወደ Fe3+ የበለጠ እየተባባሰ ይሄዳል ፣ እና Fe2+ እና Fe3+ ከአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ይወገዳሉ። አንድ ጎን ወደ አሉታዊ ኤሌክትሮድ ጎን ይሰራጫል, Fe3+ በመጨረሻ ወደ Fe2+ ይቀንሳል, እና Fe2+ ደግሞ ወደ ኤፍ ይቀንሳል; ከመጠን በላይ በሚሞሉበት ጊዜ / በሚለቁበት ጊዜ የፌ ክሪስታል ቅርንጫፎች በአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች በተመሳሳይ ጊዜ ይጀምራሉ, መለያያውን በመውጋት ፌ ድልድይ ይፈጥራሉ, በዚህም ምክንያት ማይክሮ ባትሪ አጭር ዑደት, ከባትሪው ማይክሮ አጭር ዑደት ጋር አብሮ የሚመጣው ግልጽ ክስተት ቀጣይነት ያለው ነው. ከመጠን በላይ ከተሞላ በኋላ የሙቀት መጠን መጨመር.

ከመጠን በላይ በሚሞላበት ጊዜ, የአሉታዊ ኤሌክትሮዶች እምቅ በፍጥነት ይጨምራል. ሊፈጠር የሚችለው መጨመር የ SEI ፊልምን በአሉታዊው ኤሌክትሮድስ ላይ ያጠፋል (በ SEI ፊልም ውስጥ ኦርጋኒክ ባልሆኑ ውህዶች የበለፀገው ክፍል ኦክሳይድ የመሆን እድሉ ከፍተኛ ነው), ይህም ተጨማሪ የኤሌክትሮላይት መበስበስን ያስከትላል, በዚህም ምክንያት የአቅም ማጣት ያስከትላል. ከሁሉም በላይ, አሉታዊ የአሁኑ ሰብሳቢ Cu ፎይል ኦክሳይድ ይሆናል. በአሉታዊ ኤሌክትሮድስ SEI ፊልም ውስጥ, Yang et al. የCu ፎይል ኦክሲዴሽን ምርት የሆነው Cu2O ተገኝቷል፣ ይህም የባትሪውን ውስጣዊ የመቋቋም አቅም የሚጨምር እና የአውሎ ነፋሱን አቅም ማጣት ያስከትላል።

እሱ እና ሌሎች. የLiFePO4 ሃይል ባትሪዎችን ከመጠን በላይ የመፍሰስ ሂደትን በዝርዝር አጥንቷል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት አሉታዊ የአሁኑ ሰብሳቢ Cu ፎይል ከመጠን በላይ በሚወጣበት ጊዜ ወደ Cu+ ኦክሳይድ ሊደረግ ይችላል ፣ እና Cu+ ወደ Cu2+ የበለጠ ኦክሳይድ ይደረግበታል ፣ ከዚያ በኋላ ወደ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ ይሰራጫሉ። በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ላይ የመቀነስ ምላሽ ሊከሰት ይችላል. በዚህ መንገድ በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ በኩል ክሪስታል ቅርንጫፎችን ይፈጥራል, መለያያውን ይወጋው እና በባትሪው ውስጥ ማይክሮ አጭር ዑደት ይፈጥራል. እንዲሁም ከመጠን በላይ በመፍሰሱ ምክንያት የባትሪው ሙቀት መጨመር ይቀጥላል.

የ LiFePO4 ሃይል ባትሪ መሙላት ኦክሲዴቲቭ ኤሌክትሮላይት መበስበስን፣ የሊቲየም ዝግመተ ለውጥን እና የፌ ክሪስታል ቅርንጫፎችን መፈጠርን ሊያስከትል ይችላል። ከመጠን በላይ ፈሳሽ በሲኢአይ ላይ ጉዳት ሊያደርስ ይችላል፣ በዚህም ምክንያት የአቅም ማሽቆልቆል፣ የCu foil oxidation እና እንዲሁም የ Cu ክሪስታል ቅርንጫፎችን ያስከትላል።

5. ሌሎች ውድቀቶች

በ LiFePO4 በተፈጥሮው ዝቅተኛ ንክኪነት ምክንያት የቁሱ ቅርፅ እና መጠን እና የመተላለፊያ ወኪሎች እና ማያያዣዎች ተፅእኖዎች በቀላሉ ይገለጣሉ. ጋበርሴክ እና ሌሎች. ስለ መጠኑ እና የካርቦን ሽፋን ሁለት ተቃራኒ ምክንያቶች ተወያይተው የ LiFePO4 የኤሌክትሮድ መጨናነቅ ከአማካይ ቅንጣቢ መጠን ጋር ብቻ የተያያዘ መሆኑን ደርሰውበታል። በ LiFePO4 (Fe occupies Li sites) ውስጥ ያሉ የፀረ-ቦታ ጉድለቶች በባትሪው አፈጻጸም ላይ ልዩ ተጽእኖ ይኖራቸዋል: ምክንያቱም በ LiFePO4 ውስጥ የሊቲየም ionዎች ስርጭት አንድ-ልኬት ስለሆነ ይህ ጉድለት የሊቲየም ions ግንኙነትን ያደናቅፋል; ከፍተኛ የቫሌሽን ግዛቶችን በማስተዋወቅ ምክንያት ተጨማሪ ኤሌክትሮስታቲክ ሪፐብሊክ, ይህ ጉድለት የ LiFePO4 መዋቅር አለመረጋጋት ሊያስከትል ይችላል.

የ LiFePO4 ትላልቅ ቅንጣቶች በኃይል መሙላት መጨረሻ ላይ ሙሉ በሙሉ ሊደሰቱ አይችሉም; ናኖ-የተዋቀረ LiFePO4 የተገላቢጦሽ ጉድለቶችን ሊቀንስ ይችላል፣ ነገር ግን ከፍተኛ የገጽታ ሃይሉ በራሱ እንዲፈስ ያደርጋል። PVDF በአሁኑ ጊዜ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውለው ማሰሪያ ነው፣ እሱም እንደ ከፍተኛ ሙቀት ምላሽ፣ የውሃ ባልሆነ ኤሌክትሮላይት ውስጥ መሟሟት እና በቂ የመተጣጠፍ ችግር ያሉ ጉዳቶች አሉት። በ LiFePO4 የአቅም መጥፋት እና ዑደት ህይወት ላይ ልዩ ተጽእኖ አለው. በተጨማሪም አሁን ያለው ሰብሳቢ፣ ዲያፍራም፣ ኤሌክትሮላይት ስብጥር፣ የምርት ሂደት፣ የሰው ሁኔታዎች፣ የውጭ ንዝረት፣ ድንጋጤ፣ ወዘተ የባትሪውን አፈጻጸም በተለያየ ደረጃ ይጎዳል።

ማጣቀሻ፡ Miao Meng et al. "በሊቲየም ብረት ፎስፌት ሃይል ባትሪዎች ውድቀት ላይ የተደረገ ጥናት።"