Litium akkumulyatorların daşınma qabiliyyəti və sürətli doldurulması üstünlükləri var, bəs niyə qurğuşun-turşu akkumulyatorlar və digər ikinci dərəcəli akkumulyatorlar hələ də bazarda dövriyyədədir?
Xərc və müxtəlif tətbiq sahələri ilə bağlı problemlərə əlavə olaraq, başqa bir səbəb təhlükəsizlikdir.
Litium dünyanın ən aktiv metalıdır.Kimyəvi xüsusiyyətləri çox aktiv olduğundan, litium metal havaya məruz qaldıqda, oksigenlə şiddətli oksidləşmə reaksiyasına sahib olacaq, buna görə də partlayışa, yanmağa və digər hadisələrə meyllidir.Bundan əlavə, litium batareyanın doldurulması və boşaldılması zamanı redoks reaksiyası da baş verəcəkdir.Partlayış və kortəbii yanma əsasən litium batareyanın yığılması, yayılması və qızdırıldıqdan sonra sərbəst buraxılması nəticəsində baş verir.Bir sözlə, litium batareyaları doldurma və boşaltma prosesində çoxlu istilik əmələ gətirəcək ki, bu da batareyanın daxili temperaturunun artmasına və ayrı-ayrı batareyalar arasında qeyri-bərabər temperatura gətirib çıxaracaq və beləliklə, batareyanın qeyri-sabit işləməsinə səbəb olacaq.
Termal qaçan litium-ion batareyanın təhlükəli davranışları (batareyanın həddindən artıq doldurulması və boşaldılması, sürətli doldurulması və boşaldılması, qısaqapanma, mexaniki sui-istifadə halları, yüksək temperaturlu termal şok və s. daxil olmaqla) batareyanın daxilində təhlükəli yan reaksiyalara səbəb ola bilər və istilik əmələ gətirir, mənfi elektrod və müsbət elektrod səthindəki passiv filmi birbaşa zədələyir.
Litium ion batareyalarının termal qaçaq qəzalarına səbəb olan bir çox səbəb var.Tətikləmə xüsusiyyətlərinə görə, mexaniki sui-istifadə tetiklemesi, elektrik sui-istifadəsi tetiklemesi və termal sui-istifadə tetiklemesine bölünə bilər.Mexanik sui-istifadə: avtomobilin toqquşması nəticəsində yaranan akupunktur, ekstruziya və ağır obyektlərin təsirinə aiddir;Elektrikdən sui-istifadə: ümumiyyətlə düzgün olmayan gərginlik idarəçiliyi və ya elektrik komponentinin nasazlığı, o cümlədən qısaqapanma, həddindən artıq yükləmə və həddindən artıq boşalma;İstilikdən sui-istifadə: temperaturun düzgün idarə edilməməsi nəticəsində yaranan həddindən artıq istiləşmə nəticəsində yaranır.
Bu üç tetikleme metodu bir-biri ilə bağlıdır.Mexanik sui-istifadə ümumiyyətlə akkumulyatorun diafraqmasının deformasiyasına və ya qopmasına səbəb olacaq, nəticədə batareyanın müsbət və mənfi dirəkləri və qısaqapanma arasında birbaşa təmas yaranacaq və nəticədə elektrikdən sui-istifadə olacaq;Bununla belə, elektrik enerjisindən sui-istifadə halında, Joule istiliyi kimi istilik istehsalı artır, batareyanın temperaturu yüksəlir, bu da istilikdən sui-istifadə halına gətirir, batareyanın içərisində zəncir tipli istilik əmələ gəlməsi yan reaksiyasını daha da tetikler və nəhayət, baş verə bilər. batareyanın istiliyi qaçır.
Batareyanın termal qaçması, batareyanın istilik istehsal sürətinin istilik yayma sürətindən çox yüksək olması və istiliyin çox miqdarda yığılması, lakin vaxtında dağılmaması ilə əlaqədardır.Əslində, “termal qaçaq” müsbət enerji geribildirim dövrü prosesidir: yüksələn temperatur sistemin istiləşməsinə səbəb olacaq və sistem istiləşdikdən sonra temperatur yüksələcək və bu da öz növbəsində sistemin daha da istiləşməsinə səbəb olacaq.
Termal qaçış prosesi: batareyanın daxili temperaturu yüksəldikdə, SEI filminin səthindəki SEI filmi yüksək temperaturda parçalanır, qrafitə daxil edilmiş litium ionu elektrolit və bağlayıcı ilə reaksiya verərək batareyanın temperaturunu daha da yüksəldir. 150 ℃-ə qədər və bu temperaturda yeni şiddətli ekzotermik reaksiya baş verəcək.Batareyanın temperaturu 200 ℃-dən yuxarı qalxdıqda, katod materialı parçalanır, çox miqdarda istilik və qaz buraxır və batareya qabarıqlaşmağa başlayır və davamlı olaraq qızır.Litium daxil edilmiş anod 250-350 ℃ temperaturda elektrolitlə reaksiya verməyə başladı.Yüklənmiş katod materialı şiddətli parçalanma reaksiyasına girməyə başlayır və elektrolit şiddətli oksidləşmə reaksiyasına məruz qalır, böyük miqdarda istilik buraxır, yüksək temperatur və böyük miqdarda qaz əmələ gətirir, batareyanın yanmasına və partlamasına səbəb olur.
Həddindən artıq yüklənmə zamanı litium dendrit çökməsi problemi: Litium kobalat batareyası tam doldurulduqdan sonra müsbət elektrodda çoxlu miqdarda litium ionları qalır.Yəni, katod katodda daha çox litium ionunu saxlaya bilməz, lakin həddindən artıq yüklənmiş vəziyyətdə katoddakı artıq litium ionları yenə də katoda üzəcək.Onlar tam olaraq tutula bilmədiyi üçün katodda metal litium əmələ gələcək.Bu metal litium dendritik kristal olduğundan ona dendrit deyilir.Dendrit çox uzun olarsa, diafraqmanı deşmək asandır, daxili qısaqapanmaya səbəb olur.Elektrolitin əsas komponenti karbonat olduğundan, onun alovlanma nöqtəsi və qaynama nöqtəsi aşağıdır, ona görə də yüksək temperaturda yanacaq və ya hətta partlayacaq.
Polimer litium batareyadırsa, elektrolit daha şiddətli yanmağa meylli olan kolloiddir.Bu problemi həll etmək üçün alimlər daha təhlükəsiz katod materiallarını əvəz etməyə çalışırlar.Litium manqanat batareyasının materialı müəyyən üstünlüklərə malikdir.Müsbət elektrodun litium ionunun litium kobalat kimi müsbət elektrodda müəyyən qalıqların olması əvəzinə, tam yük vəziyyətində mənfi elektrodun karbon dəliyinə tamamilə daxil edilməsini təmin edə bilər ki, bu da müəyyən dərəcədə meydana gəlməsinin qarşısını alır. dendritlər.Litium manqanatın sabit quruluşu onun oksidləşmə qabiliyyətini litium kobalatından xeyli aşağı edir.Xarici qısaqapanma (daxili qısaqapanmadan çox) olsa belə, o, litium metalının çökməsi nəticəsində yaranan yanma və partlayışın qarşısını ala bilər.Litium dəmir fosfat daha yüksək istilik sabitliyinə və elektrolitin aşağı oksidləşmə qabiliyyətinə malikdir, buna görə də yüksək təhlükəsizliyə malikdir.
Litium ion batareyasının yaşlanma zəifləməsi tutumun azalması və daxili müqavimətin artması ilə özünü göstərir və onun daxili yaşlanma zəifləmə mexanizmi müsbət və mənfi aktiv materialların itkisini və mövcud litium ionlarının itkisini əhatə edir.Katod materialı qocaldıqda və çürüdükdə və katodun tutumu qeyri-kafi olduqda, katoddan litiumun təkamül riski daha çox olur.Həddindən artıq boşalma şəraitində katodun litium potensialı 3V-dən yuxarı qalxacaq ki, bu da misin həll olunma potensialından yüksəkdir və mis kollektorunun həllinə səbəb olur.Həll edilmiş mis ionları katod səthində çökəcək və mis dendritləri əmələ gətirəcək.Mis dendritləri diafraqmadan keçərək daxili qısaqapanmaya səbəb olur və bu, batareyanın təhlükəsizlik göstəricilərinə ciddi təsir göstərir.
Bundan əlavə, köhnəlmiş batareyaların həddindən artıq doldurulma müqaviməti, əsasən daxili müqavimətin artması və müsbət və mənfi aktiv maddələrin azalması hesabına müəyyən dərəcədə azalacaq, nəticədə batareyaların həddindən artıq doldurulması prosesində joule istiliyinin artması baş verəcəkdir.Daha az yüklənmə zamanı yan reaksiyalar baş verə bilər ki, bu da batareyaların termal qaçmasına səbəb olur.Termal sabitlik baxımından, katoddan litiumun təkamülü batareyanın istilik sabitliyinin kəskin azalmasına səbəb olacaqdır.
Bir sözlə, köhnə batareyanın təhlükəsizlik göstəriciləri çox azalacaq, bu da batareyanın təhlükəsizliyini ciddi şəkildə təhlükə altına alacaq.Ən ümumi həll yolu batareyanın enerji saxlama sistemini batareya idarəetmə sistemi (BMS) ilə təchiz etməkdir.Məsələn, Tesla Model S-də istifadə edilən 8000 18650 batareyaları batareyanın müxtəlif fiziki parametrlərinin real vaxt rejimində monitorinqini həyata keçirə, batareyanın istifadə vəziyyətini qiymətləndirə və batareya idarəetmə sistemi vasitəsilə onlayn diaqnostika və erkən xəbərdarlıq edə bilər.Eyni zamanda, boşalma və əvvəlcədən doldurma nəzarəti, batareya balansının idarə edilməsi və istilik idarəetməsi də həyata keçirə bilər.
Göndərmə vaxtı: 02 dekabr 2022-ci il