Achoimre ar na Fachtóirí is Cúiseanna le Meath Acmhainne i gCadhnraí Litiam - 一级

1 Anailís litiam agus scannán SEI

Déanann an t-alt seo anailís chuimsitheach ar mheicníocht díghrádaithe cumais i gcadhnraí litiam-ian, déanann sé na fachtóirí a théann i bhfeidhm ar aosú agus saolré cadhnraí litiam-ian a rangú agus a eagrú, agus déanann sé forbairt ar mheicníochtaí éagsúla cosúil le ró-mhuirearú, fás scannáin SEI agus leictrilít, féin-urscaoileadh, caillteanas ábhar gníomhach, agus creimeadh bailitheoir reatha. Déanann sé achoimre ar dhul chun cinn taighde scoláirí i réimsí éagsúla i meicníochtaí aosaithe ceallraí le blianta beaga anuas, déanann sé anailís mhionsonraithe ar fhachtóirí tionchar agus modhanna gníomhaíochta aosú ceallraí litiam-ian, agus déanann sé mionsaothrú ar na modhanna samhaltaithe a bhaineann le frithghníomhartha taobh ag dul in aois.

Aicmiú agus Éifeachtaí Cúiseanna Aosaithe Cadhnraí ian Litiam

1. Aicmiú Cúiseanna Aosaithe Cadhnraí ian Litiam

Tá tionchar ag fachtóirí éagsúla ar phróiseas aosaithe cadhnraí litiam-ian mar a modh grúpála i bhfeithiclí leictreacha, teocht an chomhshaoil, ráta urscaoilte muirir, agus doimhneacht urscaoilte. Is gnách go mbíonn díghrádú cumais agus feidhmíochta mar thoradh ar phróisis imoibrithe taobh iomadúla, a bhaineann le meicníochtaí iomadúla fisiceacha agus ceimiceacha. Tá an mheicníocht díghrádaithe agus an fhoirm ag dul in aois an-chasta. Taispeánann sé an anailís mheicníocht chuimsitheach ar aosú ceallraí litiam-ian. I bpróiseas aosaithe iarbhír cadhnraí litiam-ian, tarlaíonn frithghníomhartha taobh éagsúla nó próisis aistrithe céim i ngach comhpháirt den cheallraí litiam-ian, agus tá éifeachtaí difriúla ag gach próiseas ar dhíghrádú cumais.

Bunaithe ar dhul chun cinn taighde le déanaí sa bhaile agus go hidirnáisiúnta, is iad na príomhfhachtóirí a dhéanann difear do mheicníocht díghrádaithe acmhainne cadhnraí litiam-ian ná fás scannán SEI, dianscaoileadh leictrilít, féin-urscaoileadh cadhnraí litiam-ian, caillteanas ábhar gníomhach leictreoid, agus creimeadh na mbailitheoirí reatha. . Sa phróiseas aosaithe iarbhír de chadhnraí litiam-ian, tarlaíonn imoibrithe taobh éagsúla ag an am céanna le frithghníomhartha leictreoid, agus oibríonn meicníochtaí éagsúla ag dul in aois le chéile agus lánúin lena chéile, ag méadú an deacracht a bhaineann le staidéar a dhéanamh ar mheicníochtaí ag dul in aois.

2. Éifeachtaí ag dul in aois cadhnraí litiam-ian

Tá tionchar mór ag dul in aois cadhnraí litiam-ian ar a bhfeidhmíocht fhoriomlán, rud a léirítear go príomha i meath na feidhmíochta muirir agus urscaoilte, díghrádú acmhainne atá ar fáil, agus cobhsaíocht theirmeach.

Is iad príomh-shaintréithe seachtracha cadhnraí litiam-ian tar éis dul in aois ná laghdú ar an gcumas atá ar fáil agus méadú ar fhriotaíocht inmheánach, rud a fhágann go laghdaítear an muirear iarbhír agus an cumas urscaoilte agus an muirear uasta agus an chumhacht urscaoilte cadhnraí litiam-ian. ; Ag an am céanna, mar gheall ar an méadú ar fhriotaíocht inmheánach cadhnraí litiam-ian, tá fadhbanna cosúil le giniúint teasa méadaithe, ardú teochta taobh istigh den mhodúl, agus méadú ar neamhréireacht teochta le linn úsáide, a éilíonn ceanglais níos airde don chóras bainistíochta teirmeach de cadhnraí litiam-ian; Mar sin féin, athraíonn imoibrithe taobh inmheánacha cadhnraí litiam-ian mar gheall ar dhifríochtaí i ngrúpaí ceallraí agus struchtúir nasc, rud a fhágann go bhfuil difríochtaí i gcoinníollacha úsáide aonair. De réir mar a úsáidtear an ceallraí, athraíonn ráta aosaithe gach cille aonair laistigh den cheallraí, rud a mhéadaíonn neamhréireacht na bpacáistí ceallraí litiam-ian.

Is sainairíonna é cuar voltais ciorcaid oscailte cadhnraí litiam-ian an fórsa leictreamhaighnéadach inmheánach atá ann faoi láthair de chadhnraí litiam-ian. De réir mar a théann cadhnraí litiam-ian in aois, athróidh nó dífhoirmeoidh cuar voltais an chuaird oscailte go pointe áirithe i gcoibhneas leis an stát bunaidh, rud a fhágann go n-athrófar cuar voltais muirir agus urscaoilte cadhnraí litiam-ian, rud a chuireann isteach ar chruinneas staid na ceallraí. meastachán sa chóras bainistíochta ceallraí le linn úsáide iarbhír. Le dul in aois cadhnraí litiam-ian, laghdóidh an muirear uasta agus an ráta urscaoilte cadhnraí litiam-ian freisin. Mura ndéanann an córas bainistíochta ceallraí coigeartuithe oiriúnaitheacha, tá sé éasca a bheith ina chúis le ró-mhuirearú, ró-urscaoileadh, agus úsáid ardchumhachta cadhnraí litiam-ian, rud a mhéadaíonn na rioscaí sábháilteachta a bhaineann le húsáid ceallraí litiam-ian.

Meicniú Acmhainne Meicníocht i gCadhnraí ian Litiam

1. Anailís ar an Tionchar Laghdaithe Acmhainne de bharr Frasaíocht Litiam

Léiríonn an figiúr an caillteanas na n-ian litiam gníomhach de bharr sil-leagan litiam ón leictreoid diúltach, a thagraíonn do phróiseas sil-áitiú litiam ón leictrilít go dtí an dromchla leictreoid. Tá an taiscí litiam ar an dromchla leictreoid diúltach ina chúis thábhachtach le dul in aois i gcadhnraí litiam-ian agus ina fhachtóir suntasach a dhéanann difear do shábháilteacht ceallraí. Nuair a sháraíonn an poitéinseal leictreoid diúltach an tairseach de 0V (i gcomparáid le Li/Li+), tarlaíonn sil-leagan litiam ar dhromchla an leictreoid diúltach.

640

D'fhéadfadh caillteanas dochúlaithe fardal ian litiam a bheith mar thoradh ar dheascadh litiam, rud a fhágann go laghdaítear an toilleadh atá ar fáil. Mar thoradh ar fhás dendrites litiam cailltear iain litiam gníomhacha, mar a thaispeántar san fhigiúr. Tá go leor fachtóirí ann a théann i bhfeidhm ar thaisceadh litiam i gcadhnraí. Creideann roinnt scoláirí go bhféadfadh an ráta ionsáite mall na n-ian litiam i leictreoidí diúltacha graifíte nó an ráta aistrithe tapa na n-ian litiam go dtí na leictreoidí diúltacha a bheith ina chúis le taisceadh litiam.Tá staidéir ann freisin a léiríonn go laghdaítear ráta idirleata na n-ian litiam nuair a bhíonn siad ag obair faoi choinníollacha teochta íseal, agus tá an acmhainneacht oibre leictreoid diúltach an-ghar don acmhainneacht taiscí litiam, rud a fhágann go bhfuil sé níos éasca a bheith ina chúis le taisceadh litiam. Ina theannta sin, is féidir le N/P ró-bheag (cóimheas idir cumas leictreoid diúltach agus cumas leictreoid dhearfach) sil-leagan litiam a bheith mar thoradh air, agus d’fhéadfadh go n-eascródh sil-leagan litiam as polarú leictreoid áitiúil agus neamhréir gheoiméadrach.

640 1

Tá dlúthbhaint ag éabhlóid litiam leis an bpróiseas ag dul in aois. M ü hlbauer et al. Creidim go bhfuil sé níos dóichí go dtarlóidh taiscí litiam leictreoid i gcadhnraí le lochtanna inmheánacha atá ann cheana féin. Fuair Kabir agus Demirocak go luasghéaraíonn feiniméan taiscí litiam i gcadhnraí sna céimeanna níos déanaí d'aosú, ag éirí mar cheann de na príomhchúiseanna le pointí infhilleadh cumas ceallraí a bheith ann. Is é an chúis atá leis ná go laghdaítear porosity an leictreoid dhiúltach de réir mar a théann an ceallraí in aois, agus go dtiocfaidh méadú ar ghrádán an acmhainneacht leictrilít ag an leictreoid diúltach.Dá bhrí sin, le linn an phróisis luchtaithe, laghdaítear an poitéinseal leictreoid diúltach agus is mó an seans go dtitfidh sé faoi 0V, agus mar thoradh air sin tá sil-leagan litiam; D'fhéadfadh laghdú ar porosity leictreoid diúltach agus méadú ar ghrádán féideartha leictrilít a bheith mar thoradh ar phróiseas deascadh litiam, rud a fhágann go bhfuil ceallraí ag dul in aois luathaithe. Nuair a bhíonn an ceallraí i stát urscaoilte, féadfaidh litiam ar na dendrites a dhíscaoileadh, ach ní féidir leis an ábhar seo leictreoin a fháil mar gheall ar an easpa teagmhála leis an mbailitheoir reatha, agus ní féidir leo páirt a ghlacadh in imoibrithe leictreoid le linn luchtaithe agus urscaoilte, ag cruthú litiam marbh. Cailltear iain litiam gníomhacha mar a thaispeántar san fhíor mar thoradh ar thaisceadh litiam.

640 2

2. Éifeacht fáis scannán SEI ar dhíghrádú acmhainne

Is scannán éighníomhach é scannán SEI a fhoirmítear ar dhromchla leictreoid dhiúltach cadhnraí litiam-ian, a bhfuil seoltacht ian aige agus a chuireann cosc ar leictreoin dul tríd, ag scaradh an leictrilít ón leictreoid diúltach. Is é fás scannáin SEI an príomh-imoibriú taobh de chadhnraí litiam-ian ag an gcomhéadan diúltach leictreoid / leictrilít, rud a d'fhéadfadh caillteanas acmhainne do-aisiompaithe a bheith mar thoradh air. Tá dlúthbhaint ag an ráta ceallraí, saolré, agus tréithe sábháilteachta leis an scannán SEI; Faoi ghnáthchoinníollacha úsáide, is é scannán SEI an príomhfhachtóir is cúis le caillteanas litiam gníomhach i gcadhnraí.

Tá an scannán SEI comhdhéanta go príomha de shubstaintí neamhorgánacha cosúil le Li2CO3, LiF, Li2O, chomh maith le substaintí orgánacha cosúil le ROCO2Li, ROLi, RCOO2Li (áit a bhfuil R grúpa orgánach). I gcás roinnt cadhnraí, is féidir le tiús an scannáin SEI teacht ar níos mó ná 100nm. Tá baint arís agus arís eile ag baint le hiain litiam idir na leictreoidí dearfacha agus diúltacha ag gabháil le próiseas muirir agus urscaoilte cadhnraí litiam-ian. Le linn an mhuirearú, rachaidh na hiain litiam gníomhach san ábhar leictreoid dhearfach tríd an deighilteoir chun an dromchla leictreoid diúltach a bhaint amach, faoi imoibriú leath cille, agus ansin a bheith leabaithe san ábhar leictreoid diúltach. Mar gheall ar an bhfíric go bhfuil acmhainneacht oibre dromchla leictreoid diúltach cadhnraí litiam-ian go ginearálta níos ísle ná an fhuinneog féideartha teirmidinimiciúil cobhsaí den leictrilít, a luaithe a thagann na hiain litiam, an leictrilít, agus na leictreoin ar an dromchla leictreoid diúltach i dteagmháil, tá. Tá an deis ann laghdú ar an leictrilít. Ina theannta sin, tá imoibrithe casta éagsúla idir substaintí in aice leis an leictreoid diúltach, agus mar thoradh ar fhoirmiú scannán SE ar an dromchla leictreoid diúltach, is cúis le caillteanas ábhar gníomhach i gcadhnraí litiam-ian, rud a fhágann go laghdaítear an acmhainn uasta atá ar fáil agus an. méadú ar impedance.

Tá foirmiú scannán SEI freisin ar cheann de na príomhchúiseanna le dul in aois féilire faoi choinníollacha teocht ard agus ard-staid muirir (SOC). I gcomparáid le cadhnraí nua agus scannáin SEI a ghintear faoi ghnáth-thimthriall teochta, tá cobhsaíocht theirmeach níos fearr agus dlús níos airde ag scannáin SEI a ghintear ag teochtaí níos airde ná iad siúd a ghintear ag teochtaí níos ísle, rud a d'fhéadfadh ráta aosú na gcadhnraí a mhoilliú. Cé go bhféadfadh tionchar diúltach a bheith ag fás scannán diúltach SEI ar chumas agus ar fhriotaíocht inmheánach cadhnraí litiam-ian, is féidir le scannán cobhsaí SEI tréithe comhéadan na n-ábhar leictreoid a fheabhsú agus feidhmíocht rothaíochta ceallraí a fheabhsú. Creideann roinnt scoláirí freisin gur féidir leis an struchtúr ciseal dúbailte atá déanta ag an gciseal dlúth istigh (scannán tosaigh SEI) agus an ciseal seachtrach scagach (ciseal fáis fadtéarmach) de scannán SEI míniú níos fearr ar thionchar scannán SEI ar shaintréithe ceallraí.

Cé go bhfuil comhdhéanamh scannán SEI fós deacair a anailísiú go cruinn, meastar go bhfuil dlúthbhaint ag próiseas fáis, réabtha, agus athghiniúna scannán SEI leis an bpróiseas díghrádaithe cumas ceallraí. Déantar an scannán SEI le linn an fhoirmiú tosaigh, agus ag an am seo, tá an scannán SEI scaoilte agus scagach. Insreabhann an leictrilít trí na pores ar dhromchla an scannáin agus téann sé faoi imoibriú dianscaoilte nuair a bhíonn sé i dteagmháil leis an leictreoid. Líonann na táirgí na pores, rud a fhágann go n-éireoidh an scannán SEI dlúth. Mar sin féin, le linn timthriall úsáide fadtéarmach na ceallraí, tá an t-ábhar leictreoid féin taithí freisin feiniméin ar nós leathnú agus réabfaidh, is cúis leis an modh SEI ar an dromchla strus a iompróidh agus a bheith níos tanaí, a eascraíonn i fás leanúnach ar an scannán SEI le linn an timthriall. Mar sin féin, is féidir damáiste a dhéanamh don scannán SEI freisin le linn urscaoileadh tapa, nuair a laghdaíonn an toirt leictreoid go tapa, rud a fhágann go réabfaidh an scannán SEI faoi strus ard, rud a fhágann gur theip ar an scannán SEI. Déanann an scannán SEI a réabfaidh é féin a dheisiú de réir a chéile le linn an phróisis rothaíochta ina dhiaidh sin. Mar sin féin, cuirfidh réabadh áitiúil faoi deara go mbeidh struchtúr foriomlán an scannáin SEI neamhrialta, agus beidh an dlús reatha in aice leis an gcuid atá ag fás ard, ag cruthú aiseolas dearfach chun fás, réabadh agus athfhás an scannáin SEI a luathú sa chuid sin, as aosú neamhghnácha sa cheantar áitiúil agus de réir a chéile is cúis le meath acmhainne iomlán na ceallraí.

Is féidir le teicneolaíocht foirmithe réasúnta dlús scannán SEI a fheabhsú, rud a mhoillíonn an próiseas aosaithe. Ag an am céanna, tá timpeallachtaí íseal-teocht a chuidíonn le giniúint scannán dlúth SEI, rud a chuireann feabhas ar shaol seirbhíse na gcadhnraí.

2 Creimeadh na mbailitheoirí reatha agus cailliúint ábhar gníomhach

Caillteanas cumais de bharr creimeadh na mbailitheoirí reatha

Is príomh-chomhpháirt é an bailitheoir reatha i gcadhnraí litiam-ian, atá freagrach as ábhair ghníomhacha a iompar, a bhailiú agus a aschur. Is iad na bailitheoirí reatha a úsáidtear go forleathan faoi láthair ná copar agus alúmanam: tá copar seans maith go ocsaídiú ag ardacmhainneacht agus tá sé oiriúnach mar bhailitheoir reatha d'ábhair leictreoid diúltacha ar nós graifít agus sileacain; Mar gheall ar a buntáistí ó thaobh costais, neart meicniúil, seoltacht, agus seoltacht theirmeach, meastar go ginearálta go bhfuil alúmanam ar cheann de na hábhair is oiriúnaí do bhailitheoirí reatha leictreoid dearfacha ceallraí.

Laghdóidh creimeadh an bhailitheora reatha saolré na ceallraí agus cuirfidh sé isteach ar a chobhsaíocht agus a sábháilteacht. Faoi choinníollacha oibriúcháin foircneacha mar ró-urscaoileadh, mar shampla nuair a thiteann an voltas go 1.5V, déanfar copar a ocsaídiú i hiain chopair sa leictrilít, rud a fhágann go ndíscaoilfear bailitheoirí reatha copair. Déanfaidh na hiain chopair a ocsaídítear trí ró-urscaoileadh deascadh agus taisceadh ar dhromchla an ábhair leictreoid diúltach i bhfoirm copar miotalach le linn luchtaithe ina dhiaidh sin. Cuirfidh an copar a thaisceadh ar an dromchla leictreoid diúltach bac ar chur isteach agus ar bhaint litiam agus cuirfidh sé faoi deara an scannán SEI a ramhrú, rud a fhágann go mbeidh díghrádú acmhainne cadhnraí litiam-ian.

Léirítear go príomha le méadú ar fhriotaíocht inmheánach an dul in aois cadhnraí de bharr creimeadh na mbailitheoirí reatha. Tá torthaí taighde Xu Zhiyou et al. cuir in iúl go bhfuil impedance AC níos airde ag cadhnraí le scragall alúmanaim mar bhailitheoir reatha, agus meathann a gcumas go 10% den luach tosaigh tar éis 350 timthriall ag 10 céim C; Tá feabhas suntasach léirithe ag scragall alúmanaim creimthe i gcomparáid le scragall alúmanaim, ach tá a chobhsaíocht fós bocht. Tar éis 350 timthriall ag 10 céim C, meathann an cumas go 22% den luach tosaigh. Tá sé léirithe ag taighde Song Wenji agus daoine eile gur féidir le méid beag uisce dianscaoileadh leictrilít a chur chun cinn agus salainn neamhorgánacha cobhsaí a tháirgeadh i leictreailítí le heicseafluorophosphate litiam mar an leictrilít, rud a chuireann cosc ar chreimeadh na mbailitheoirí reatha alúmanaim. Ach le giniúint na taise, déantar imoibrithe leictriceimiceacha ar dhromchla an scragall alúmanaim ar tháirgí dianscaoilte ocsaídiúcháin an leictrilít, rud a fhágann go dtiocfaidh creimeadh an scragall alúmanaim agus a luathaíonn sé. Dúirt Liu Xiao et al. anailís ar na hathruithe ar thiús na mbailitheoirí srutha copair le linn an phróisis rothaíochta ag baint úsáide as scanadh micreascópachta leictreoin. Léirigh na torthaí gur mhéadaigh tiús na ciseal póiriúil de réir a chéile/laghdaigh tiús an bhailitheora reatha. Le linn an phróisis rothaíochta leictriceimiceach, tháinig laghdú leanúnach ar thiús an bhailitheora reatha copair mar thoradh ar dhíscaoileadh agus foirmiú na ciseal scagach de bharr creimeadh an bhailitheora reatha copair, rud a d'eascair méadú ar fhriotaíocht inmheánach.

Díghrádú cumais de bharr caillteanas na n-ábhar gníomhach leictreoid

Le linn an phróisis luchtaithe agus urscaoilte, déanfar iain litiam a neadú agus a dhí-chomhdhlúthú sna leictreoidí dearfacha agus diúltacha, rud a fhágann go n-athrófar méid an ábhair leictreoid agus go gcruthófar strus meicniúil. Le linn an phróisis urscaoilte, téann an t-ábhar leictreoid diúltach faoi chrapadh toirte mar gheall ar bhaint litiam, agus déantar an t-ábhar leictreoid dhearfach faoi leathnú toirte mar gheall ar chur isteach litiam. Nuair a bhíonn crapadh toirte an leictreoid diúltach níos mó ná leathnú toirte an leictreoid dhearfach, beidh feidhmíocht sheachtrach na ceallraí ina chrapadh toirte iomlán, ar shlí eile taispeánfaidh an ceallraí leathnú toirte; Le linn muirearú ardráta, leanfaidh an ceallraí ag leathnú, agus le linn muirearú ar ráta íseal, leathnóidh an ceallraí i méid le linn na gcéimeanna tosaigh de mhuirearú, conradh le linn na gcéimeanna meánacha muirir, agus leathnóidh sé arís sna céimeanna níos déanaí den mhuirearú. Ní mó ná 10% an t-athrú toirte ar leictreoid dhiúltach graifíte faoi choinníollacha muirir agus urscaoilte, ach tá an fhéidearthacht fós ag an strus a ghineann an t-athrú toirte le linn an phróisis seo damáiste a dhéanamh don ábhar leictreoid diúltach.

Déantar an t-ábhar leictreoid dhearfach a dhífhoirmiú freisin le linn luchtaithe agus urscaoilte, mar shampla láithreacht céimeanna LiFePO4 agus FePO4 in ábhar fosfáit iarainn litiam, agus athrú toirte de thart ar 6.81% le linn an phróisis muirir agus urscaoilte; Is é an dífhoirmiúchán LiMn2O4 agus Mn2O4 le linn muirear agus urscaoileadh thart ar 6.5%. I gcomparáid le hábhair leictreoid diúltacha, tá tionchar níos mó ag strus ar ábhair leictreoid dhearfacha. Fuair taighde amach go n-ardóidh an próiseas idirleata grádán tiúchan na n-ian litiam in ábhair leictreoid, rud a fhágann go dtiocfaidh leathnú toirte áitiúil. Cruthaíonn an leathnú míchothrom seo strus spreagtha idirleata (DIS). Nuair a sháraíonn an strus spreagtha idirleata tairseach áirithe, is féidir go dtarlódh briseadh cáithníní, agus taispeántar an léaráid scéimeach de chaillteanas ábhar leictreoid dhearfach i bhFíor 5. Tá an feiniméan seo níos suntasaí le linn próisis muirir agus urscaoilte tapa.

Tá strus teirmeach cadhnraí de bharr difríochtaí teochta inmheánacha agus athruithe teochta go príomha. Ba shaintréith indíreach Shi Qitong éifeacht na n-athruithe teochta ar strus inmheánach trí athruithe ar threo tiús na ceallraí, ach ní dhearna sé anailís ar damáiste ceallraí de bharr strus teirmeach. Lu Shigang et al. úsáidtear modhanna samhaltaithe insamhalta chun anailís chainníochtúil a dhéanamh ar na fachtóirí a mbíonn tionchar acu ar strus teirmeach bunaithe ar fhaisnéis dáileadh an réimse teochta inmheánaigh agus réimse strus teirmeach cadhnraí cearnacha. Chinn siad go raibh an teocht is airde ag an ionad geoiméadrach, agus bhí limistéar lárnach na ceallraí faoi réir comhbhrú strus mar gheall ar leathnú ardteochta, agus bhí an limistéar cliathánach faoi réir strus teanntachta; Ag an am céanna, tá feiniméan strus teirmeach tiubhaithe ag lár an taobh. Rinne Carlstedt agus Asp anailís ar éifeachtaí athruithe toirte agus teochta ar strus inmheánach le linn phróiseas muirir agus urscaoilte cadhnraí sorcóireacha bunaithe ar strus spreagtha idirleata de bharr difríochtaí i dtiúchan ian litiam in ábhair leictreoid agus strus teirmeach a ghintear trí rothaíocht leictriceimiceach. Chreid siad go bhfuil baint ag strus le paraiméadair mar rátaí muirir agus urscaoilte agus toisí cruachta. Ge et al. Creidim gur féidir le leictreoidí déanta as ábhair le comhéifeachtaí diúltacha leathnú teirmeach deireadh a chur go héifeachtach le leathnú agus crapadh dian de bharr isteach agus eastóscadh ian litiam.

3 Leictrilít agus lobhadh diaphragm

Éifeacht dianscaoileadh leictrilít ar dhíghrádú acmhainne

Is seoltóir ianach é leictrilít is féidir iain litiam a sheoladh idir leictreoidí dearfacha agus diúltacha. De réir mar a mhéadaíonn líon na dtimthriallta, téann an leictrilít faoi imoibrithe ocsaídiúcháin nó dianscaoilte áirithe le himeacht ama, rud a lagaíonn a chumas aistrithe mais agus a mhéadaíonn friotaíocht inmheánach na ceallraí.

Chomh maith le himoibriú le dromchlaí leictreoid dearfacha agus diúltacha na ceallraí, téann an leictrilít faoi shraith imoibrithe freisin faoi thaisceadh agus téamh litiam; Faoi théamh, féadfaidh an leictrilít gás mar CO2 a dhianscaoileadh agus a ghiniúint, agus d'fhéadfadh dócháin agus pléascadh a bheith mar thoradh ar mhéadú breise ar theocht.

640 3

Tá sé léirithe ag taighde, nuair a sháraíonn an voltas oibriúcháin fuinneog cobhsaíochta leictriceimiceach an leictrilít, go dtarlaíonn imoibriú dianscaoilte ocsaídiúcháin idir an leictrilít agus an t-ábhar leictreoid dhearfach. Is minic a dhéantar staidéar ar fhoirmiú scannán SEI idir leictrilít agus leictreoid dhiúltach, chomh maith leis an bpróiseas imoibrithe leictrilít le linn éabhlóid litiam i gcomhar le cineálacha eile aosaithe. Téann tuaslagóirí orgánacha sa leictrilít faoi mhalartú eistear agus imoibrithe polaiméirithe le linn oibriú ceallraí, agus díghrádaíonn salainn seoltacha ar nós LiPF6 san imoibriú chun fosfáití orgánacha agus fluairítí a fhoirmiú. Tá Henschel et al. anailís ar aosú leictrilítí ceallraí litiam-ian ó chúig mhonaróir feithicleach agus fuarthas amach, de réir mar a théann cadhnraí litiam-ian in aois, go mbeidh leibhéil éagsúla caillteanais ar an leictrilít i gcadhnraí fuinnimh agus cumhachta araon, agus go laghdóidh tiúchan LiPF6 go suntasach.

Tionchar dianscaoileadh scairt ar dhíghrádú acmhainne

Is príomhábhar é an deighilteoir do chadhnraí litiam-ian, ar féidir leo leictreoin a leithlisiú. Le linn an phróisis muirir agus urscaoilte, idirleata agus iomadaíonn iain litiam, ag scaradh na leictreoidí dearfacha agus diúltacha go fisiciúil. Dá bhrí sin, tá an deighilteoir ríthábhachtach d'oibriú sábháilte na ceallraí. Chun freastal ar riachtanais feidhmíochta cadhnraí litiam-ian, ba cheart go mbeadh cobhsaíocht cheimiceach ard, fliuchtacht maith, cobhsaíocht theirmeach maith, neart meicniúil ard, agus porosity ard ag an deighilteoir. Is féidir le porosity ard an scannáin freastal ar riachtanais iompair ian, agus is é an fhoirm atá ag dul in aois an membrane go príomha mar gheall ar bhac na bpiocháin membrane, rud a chuireann bac ar iompar ian idir leictreoidí, rud a fhágann go dtiocfaidh maolú cumhachta agus méadú ar an impedance.

Tagann an chúis atá le dul in aois membrane ó tháirgí dianscaoilte leictrilít agus bac ar phiocháin membrane ag ábhair ghníomhacha, rud a d'fhéadfadh méadú ar impedance agus laghdú ar chumas cumhachta a bheith mar thoradh air. Is iad na príomhchúiseanna a bhaineann le dul in aois membrane, ní hamháin creimeadh leictrilít, dendrites litiam ag dul trí phiocháin membrane, agus díghrádú struchtúrach de bharr teocht ard nó rothaíochta, ach freisin taisceadh míchothrom táirgí dianscaoilte leictrilít ar an dromchla membrane, rud a d'fhéadfadh laghdú ar membrane a bheith mar thoradh air. seoltacht ian. Tá Wu et al. anailís ar mheicníocht damáiste membrane agus dul in aois, agus chreid sé gurb é an chúis is mó le damáiste membrane ná go bhféadfadh dendrites a ghintear le linn éabhlóid litiam an scannán tanaí a bhriseadh, rud a fhágann go dtiocfaidh laghdú ar chumas ceallraí nó fiú gearrchiorcad inmheánach. Is féidir le modhnú neamhshiméadrach ar dhromchla an scannáin fás dendrites litiam a bhaint go héifeachtach agus saolré an scannáin a fheabhsú.

4 Teocht+ráta urscaoilte muirir+rómhuirear

Tá tionchar suntasach ag an timpeallacht teochta ar fheidhmíocht, ar shábháilteacht, agus ar shaolré cadhnraí litiam-ian. Tugann roinnt staidéir le fios go bhfuil cadhnraí litiam-ian oiriúnach chun feidhmiú sa raon teochta 15-35 céim . In iarratais phraiticiúla, úsáidtear teicnící bainistíochta teirmeacha éagsúla go ginearálta chun teocht oibriúcháin cadhnraí litiam-ian a rialáil, rud a leathnaíonn a saolré timthriall agus feabhas a chur ar shábháilteacht shaolré iomlán na ceallraí. Ag teocht íseal, laghdaítear an ráta imoibrithe leictriceimiceach, laghdaítear seoltacht an leictrilít, méadaíonn an impedance scannán SEI, méaduithe impedance aistrithe ian litiam, agus méadaíonn an voltas polaraithe faoi choinníollacha muirir agus urscaoilte. Dá bhrí sin, tá seans maith go dtarlóidh taiscí litiam le linn muirir, rud a fhágann go dtiocfaidh laghdú do-aisiompaithe ar chumas na ceallraí agus fiú is cúis le rioscaí sábháilteachta.

Nuair a bhíonn tú ag obair ag teochtaí níos airde, mar gheall ar chinéitic imoibrithe (éifeacht Arrhenius), méadaíonn ráta imoibrithe leictriceimiceach cadhnraí litiam-ian, laghdaítear an fhriotaíocht inmheánach, agus méadaíonn an cumas; Cuirfidh teocht ard leanúnach dlús le frithghníomhartha taobh inmheánacha sa cheallraí, rud a fhágann ocsaídiú agus dianscaoileadh leictrilít agus foirmiú scannán SEI a chur chun cinn, rud a fhágann go mbeidh caillteanas acmhainne do-aisiompaithe agus méadú ar impedance. Le linn oibriú cadhnraí litiam-ian, mar gheall ar seoltacht íseal teirmeach na gcomhpháirteanna inmheánacha mar leictreoidí agus deighilteoirí, gintear grádáin teochta taobh istigh de na cealla ceallraí. Tá feiniméan an ghrádáin teochta níos suntasaí i dtimpeallachtaí ardráta agus teocht íseal, agus d'fhéadfadh an difríocht dáileadh teochta spáis seo dáileadh neamh-éide an dlús reatha a dhéanamh níos measa, rud a luathaíonn díghrádú na ceallraí.

Ráta urscaoilte muirir

Féadfaidh laghdú ar chumas cadhnraí litiam-ian a bheith mar thoradh ar an ráta reatha freisin. Cuirfidh an méadú ar ráta urscaoilte muirir dlús leis an ráta meathlaithe cumais agus an ráta fáis ar fhriotaíocht ohmic agus friotaíocht polaraithe cadhnraí litiam-ian ard-fhuinnimh, agus tá an ráta fáis friotaíochta polaraithe níos airde ná an fhriotaíocht ohmic. Léirítear tionchar an ráta urscaoilte muirir ar aosú pacáiste ceallraí agus comhsheasmhacht go príomha le luasghéarú a dhéanamh ar aosú cealla aonair le cumas beag. I gcás cadhnraí cumais bheaga, faoi rátaí arda muirir agus urscaoilte, tarlaíonn feiniméin ró-mhuirearaithe agus ró-urscaoilte níos minice, rud a luathaíonn meath acmhainne cadhnraí cumais bheaga agus a fhoirmíonn aiseolas dearfach. D'fhéadfadh laghdú ar an acmhainn atá ar fáil sa phacáiste ceallraí a bheith mar thoradh air seo, agus fiú saincheisteanna sábháilteachta teirmeach a chruthú mar gheall ar fheiniméin mar ró-mhuirearú agus urscaoileadh. Tá an mheicníocht aosaithe ceallraí de bharr muirear ardráta agus timthriallta urscaoilte go príomha mar gheall ar chailliúint ábhar gníomhach leictreoid dhearfach de bharr strus spreagtha idirleata a ghintear le linn muirear agus urscaoileadh ardráta; Ag cur san áireamh an laghdú ar an gcodán toirte d'ábhar gníomhach leictreoid dhearfach le linn dul in aois ceallraí, beidh treocht méadaitheach i ndlús reatha in aghaidh an aonaid den ábhar leictreoid mar thoradh air. Mar sin, faoi choinníollacha timthriall urscaoilte muirear ardráta, léireoidh aosú ceallraí treocht luathaithe.

Dúirt Dubarry et al. rinne turgnaimh aosaithe ar chadhnraí litiam-ian dearfacha ilchodacha ag baint úsáide as il-rátaí muirir agus urscaoilte, agus léirigh na torthaí go gcuirfeadh muirearú agus urscaoileadh ardráta dlús le díghrádú feidhmíochta ceallraí; Tar éis anailís a dhéanamh ar thorthaí an díghrádaithe, creidtear gur féidir an próiseas ag dul in aois a roinnt ina dhá chéim. Tagann an caillteanas cumais sa chéad chéim as caillteanas na n-ian litiam gníomhacha de bharr foirmiú scannán SEI ar an dromchla leictreoid diúltach, agus tagann an díghrádú sa dara céim as caillteanas na n-ábhar gníomhach leictreoid. Tá Cheng et al. staidéar ar shaintréithe aosaithe cadhnraí litiam-ian NCM agus fuarthas amach go n-ardóidh caillteanas acmhainne le líon na dtimthriallta, in éineacht le damáiste struchtúrach don ábhar leictreoid dhearfach agus foirmiú scannán SEI leictreoid diúltach le linn an phróisis aosaithe. Creideann Barcellona agus Piegari, trí athruithe teochta faoi chois Peltier le linn próisis muirir agus urscaoilte, nach bhfuil aon ghaol suntasach idir dul in aois ceallraí agus ráta reatha laistigh de ráta reatha áirithe agus coinníollacha sonracha SOC. Tá Yang et al. pléadh an gaol idir díghrádú feidhmíochta ceallraí agus líon na dtimthriallta ag baint úsáide as múnla comhcheangailte teirmeach leictriceimiceach a chuimsíonn frithghníomhartha taobh. Chreid siad, de réir mar a mhéadaigh líon na dtimthriallta, go mbeadh casadh ann in aosú ceallraí, rud a léiríonn próiseas aistrithe ó bheagnach líneach go neamhlíneach. Ba é an chúis is mó leis an aosú luathaithe neamhlíneach níos déanaí ná sil-leagan litiam ar dhromchla an leictreoid diúltach.

Anailís ar an tionchar atá ag rómhuirearú ar dhíghrádú acmhainne

Áirítear go príomha le díghrádú acmhainne na gcadhnraí de bharr ró-mhuirearú taisce litiam mar gheall ar rómhuirearú diúltach leictreoid, táirgeadh gáis mar gheall ar rómhuirearú leictreoid dhearfach, agus frithghníomhartha déine le linn rómhuirearú leictrilít.

Nuair a bhíonn ró-mhuirearú ar an leictreoid diúltach, tarlaíonn imoibriú éabhlóid litiam, rud a fhágann go dtarlaíonn sé le litiam miotalach a thaisceadh, rud is dóichí go dtarlóidh sé nuair a bhíonn farasbarr d'ábhar gníomhach leictreoid dhearfach i gcomparáid le hábhar gníomhach leictreoid diúltach. Mar sin féin, i gcás muirearú ardráta, fiú má tá an cóimheas idir ábhair ghníomhacha leictreoid dhearfacha agus diúltacha gnáth, d'fhéadfadh éabhlóid litiam tarlú fós. Féadfaidh sil-leagan litiam miotalach a bheith ina chúis le díghrádú acmhainne i gcadhnraí ó na gnéithe seo a leanas: ① as a dtiocfaidh laghdú ar an méid litiam in-athchúrsáilte sa cheallraí; ② Téann an litiam miotalach deasctha faoi fhrithghníomhartha taobh le tuaslagóirí nó leictrilítí, ag cruthú seachtháirgí eile agus ag ídiú an leictrilít, rud a fhágann go laghdaítear éifeachtacht urscaoilte; ③ Cuireann miotail litiam taiscí den chuid is mó idir an leictreoid diúltach agus an deighilteoir, rud a d'fhéadfadh bac a chur ar phiocháin an deighilteoir agus méadú ar fhriotaíocht inmheánach na ceallraí.

Nuair a bhíonn an cóimheas idir ábhar gníomhach leictreoid dhearfach agus ábhar gníomhach leictreoid diúltach ró-íseal, is dócha go dtarlóidh rómhuirearú leictreoid dhearfach. Is cúis le ró-mhuirearú dearfach leictreoid go príomha díghrádú acmhainne na gcadhnraí trí shubstaintí támh leictreamaiceimiceacha a ghiniúint, caillteanas ocsaigine agus foirmeacha eile. Mar gheall ar an gcur isteach ar chothromaíocht acmhainne idir leictreoidí, is féidir caillteanas do-aisiompaithe ar chumas ceallraí tarlú. Ag an am céanna, féadfaidh an ocsaigin a scaoiltear ag an imoibriú leictreoid dhearfach a bheith ina ghuaiseacha sábháilteachta maidir le húsáid cadhnraí litiam-ian.

Má tá an voltas muirir cadhnraí litiam-ian ró-ard, cuirfidh sé faoi deara imoibrithe ocsaídiúcháin sa leictrilít agus ginfidh sé substaintí dothuaslagtha (cosúil le Li2CO3) agus gáis. Cuirfidh na seachtháirgí seo bac ar na micropores leictreoid, cuirfidh siad bac ar imirce na n-ian litiam, agus cuirfidh siad faoi deara laghdú ar chumas rothaíochta. Thairis sin, de réir mar a chaitear an leictrilít, lagaíonn a chumas aistrithe mais, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú ar fhriotaíocht inmheánach na ceallraí. Ina theannta sin, má ghintear táirgí soladacha, féadfaidh scannán pasivation a fhoirmiú ar an dromchla leictreoid, rud a mhéadóidh polarú na ceallraí agus a laghdóidh voltas aschuir na ceallraí.

5 Neamh-chomhsheasmhacht ceallraí+modh luchtaithe+doimhneacht luchtaithe agus urscaoilte

Neamhréireacht inmheánach na ceallraí

Chun freastal ar riachtanais fuinnimh agus cumhachta na feithicle ar fad, de ghnáth ní mór cealla ceallraí litiam-ian a nascadh i sraith nó comhthreomhar sular féidir iad a chur i bhfeidhm i bhfeithiclí leictreacha. Mar gheall ar dhifríochtaí i bpróisis déantúsaíochta, timpeallachtaí oibre, agus coinníollacha eile, féadfaidh na cealla difríochtaí cumas, impedance, voltas scoite agus tréithe eile a thaispeáint. D'fhéadfadh aosú luathaithe an phacáiste ceallraí a bheith mar thoradh ar an neamhréireacht seo faoi choinníollacha oibriúcháin casta feithicle, rud a chuirfeadh isteach ar mharthanacht, iontaofacht agus sábháilteacht feithiclí leictreacha.

Tá neamhréireacht na gcadhnraí de bharr difríochtaí subtle i bpróisis déantúsaíochta agus ábhair sa mhonarcha go príomha, chomh maith le difríochtaí sa timpeallacht úsáide le linn úsáid ceallraí ina dhiaidh sin. Léirítear neamhréireachtaí go príomha i bparaiméadar cosúil le voltas ceallraí, friotaíocht inmheánach, agus cumas. Léirítear go príomha an tionchar a bhíonn ag neamhréireacht voltais ar an saolré ag deireadh an urscaoilte. Sroichfidh cealla le voltas níos ísle an voltas scoite níos luaithe agus sroicheann siad stát go hiomlán folamh, agus tá voltais níos airde ag cadhnraí eile ná an voltas scoite agus fós tá cumas áirithe acu go hinmheánach. Tá tionchar suntasach ag urscaoileadh cadhnraí ag SOC íseal ar a saolré, dá bhrí sin, beidh an ráta aosaithe de chealla go hiomlán fholmhú níos tapúla ná cadhnraí eile.

Tá sé léirithe ag taighde go bhfuil comhghaol láidir idir neamhréireacht na modúl/córais ceallraí litiam-ian agus neamhréireacht na gcealla ceallraí litiam-ian. Go ginearálta, tá saol seirbhíse pacáiste ceallraí níos lú ná saol seirbhíse na ceallraí aonair is ísle sa phacáiste ceallraí. Mar gheall ar an neamhréireacht maidir le húsáid pacáistí ceallraí litiam-ian, tá cumas iarbhír gach cille aonair difriúil. Dá bhrí sin, faoi na coinníollacha reatha ualaigh céanna, tá doimhneacht muirir agus urscaoileadh iarbhír gach cille difriúil freisin. Tá saolré níos giorra ag pacáistí ceallraí a úsáidtear i gcoinníollacha urscaoilte domhain ar feadh i bhfad ná iad siúd a úsáidtear i gcoinníollacha urscaoilte éadomhain; Is féidir tionchar a bheith aige freisin ar shaol seirbhíse an phacáiste ceallraí trí mhuirearú agus urscaoileadh cumhachta a sháraíonn an sruth muirir agus urscaoilte is fearr. Tá Ziberman et al. staidéar ar shaintréithe aosaithe na bpacáistí ceallraí litiam-ian struchtúrtha sraithe ag baint úsáide as modh difreálach voltais in éineacht le micreascópacht leictreon scanadh. Léirigh na torthaí go mbeadh grádán teochta de 5 céim mar thoradh ar dhifríochtaí sa ráta ag dul in aois ceallraí, rud a d'eascair díghrádú acmhainne agus meath feidhmíochta an phacáiste ceallraí.

Foirm mhuirearaithe agus straitéis

Tá tionchar suntasach ag próiseas muirir cadhnraí litiam-ian ar dhíghrádú acmhainne cadhnraí litiam-ian. Tugann torthaí an taighde le fios go bhfuil tionchar suntasach ag voltas gearrtha muirir cadhnraí litiam-ian ar an bpróiseas ag dul in aois. Ag glacadh leis an gcóras ocsaíd mangainéise litiam ceallraí litiam-ian mar shampla, ag glacadh leis go bhfuil a voltas scoite luchtaithe 4V, ag laghdú beagán ar an voltas scoite is féidir feabhas a chur go héifeachtach ar an saolré timthriall atá ar fáil. Ach laghdóidh an acmhainn atá ar fáil dá réir sin freisin. Is féidir leis an maoin seo treoir a sholáthar maidir le dearadh straitéisí muirir tapa do chadhnraí litiam-ian. Ar an láimh eile, tá tionchar mór ag baint le muirearú tapa cadhnraí litiam-ian freisin ar aosú. Léiríonn torthaí an taighde go bhfuil dul in aois faoi mhuirearú tapa go 100% níos suntasaí i gcomparáid le dul in aois faoi mhuirearú tapa go 80%, agus fiú ag dul in aois faoi mhuirearú tapa go 100% níos déine i gcomparáid le dul in aois faoi mhuirearú tapa go 80%.

Is féidir le urscaoileadh cuisle feabhas a chur ar éifeachtúlacht luchtaithe go héifeachtach agus an t-am muirir a ghiorrú i gcomparáid le modhanna muirearaithe reatha tairiseach clasaiceach (CC) nó voltas tairiseach reatha (CC-CV). Tugann torthaí an taighde le fios gur féidir le muirearú cuisle an t-am muirir a laghdú go suntasach, ach ní chuireann méadú ar an minicíocht cuisle go mór leis an éifeachtúlacht muirir nuair a úsáidtear an modh muirir cuisle céanna. Mar sin féin, tá tionchar suntasach ag muirearú pulse ar aosú ceallraí. Tá torthaí turgnamhacha Li et al. léirigh gur tháinig méadú suntasach ar fhriotaíocht inmheánach cadhnraí litiam-ian faoi choinníollacha luchtaithe cuisle, agus léirigh anailís bunaithe ar scanadh micreascópachta leictreon caillteanas níos déine ar ábhair ghníomhacha leictreoid diúltacha.

Doimhneacht luchtaithe agus urscaoilte

Léiríonn torthaí an taighde, le linn phróiseas muirir agus urscaoilte cadhnraí litiam-ian, go gcuirfidh muirearú agus urscaoileadh domhain dlús a chur le díghrádú cumais cadhnraí litiam-ian, agus ag an am seo, beidh friotaíocht ohmic agus friotaíocht polaraithe cadhnraí litiam-ian araon. méadú ; Ar an láimh eile, faoin doimhneacht muirir agus urscaoilte céanna, tá cadhnraí litiam-ian a timthrialltar sa raon ard SOC níos mó seans maith le dul in aois i gcomparáid leo siúd a timthrialltar sa raon SOC íseal, rud a d'fhéadfadh a bheith mar gheall ar fhadhb na taiscí litiam i. an raon SOC ard. Ina theannta sin, le linn phróiseas aosaithe timthriall luathaithe cadhnraí litiam-ian, tá an ráta ag dul in aois faoi choinníollacha muirir leanúnacha reatha níos airde ná sin faoi choinníollacha muirir leanúnacha reatha agus voltas tairiseach. Dá bhrí sin, tá sé tairbheach an t-am díomhaoin le linn muirearú agus urscaoileadh nó úsáid a bhaint as muirearú reatha an-íseal ag deireadh na muirearaithe chun saol na ceallraí a shíneadh.