လီသီယမ်ဘက်ထရီ၏ဘေးကင်းရေး

လီသီယမ်ဘက်ထရီများသည် သယ်ဆောင်ရလွယ်ကူပြီး အားအမြန်သွင်းခြင်း၏ အားသာချက်များဖြစ်သောကြောင့် ခဲအက်ဆစ်ဘက်ထရီများနှင့် အခြားဒုတိယဘက်ထရီများသည် အဘယ်ကြောင့်ဈေးကွက်တွင် ပျံ့နှံ့နေသေးသနည်း။
ကုန်ကျစရိတ်နှင့် မတူညီသော လျှောက်လွှာနယ်ပယ်များ၏ ပြဿနာများအပြင် အခြားအကြောင်းရင်းမှာ လုံခြုံရေးဖြစ်သည်။
Lithium သည် ကမ္ဘာပေါ်တွင် အတက်ကြွဆုံး သတ္တုဖြစ်သည်။၎င်း၏ဓာတုဝိသေသလက္ခဏာများသည်တက်ကြွလွန်းသောကြောင့်၊ လီသီယမ်သတ္တုသည် လေနှင့်ထိတွေ့သောအခါတွင် အောက်ဆီဂျင်နှင့် ပြင်းထန်သောဓာတ်တိုးတုံ့ပြန်မှုရှိလာသောကြောင့် ပေါက်ကွဲခြင်း၊ လောင်ကျွမ်းခြင်းနှင့် အခြားဖြစ်စဉ်များ ဖြစ်နိုင်ခြေများသည်။ထို့အပြင် အားသွင်းခြင်းနှင့် အားသွင်းစဉ်အတွင်း redox တုံ့ပြန်မှုသည် လီသီယမ်ဘက်ထရီအတွင်း၌လည်း ဖြစ်ပေါ်မည်ဖြစ်သည်။ပေါက်ကွဲခြင်းနှင့် အလိုအလျောက်လောင်ကျွမ်းခြင်းတို့သည် အဓိကအားဖြင့် အပူပေးပြီးနောက် လစ်သီယမ်ဘက်ထရီများ စုဆောင်းခြင်း၊ ပျံ့နှံ့ခြင်းနှင့် ထွက်လာခြင်းတို့ကြောင့် ဖြစ်သည်။အတိုချုပ်အားဖြင့်၊ လီသီယမ်ဘက်ထရီများသည် အားသွင်းခြင်းနှင့် အားသွင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း အပူအများအပြားကိုထုတ်ပေးမည်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် ဘက်ထရီ၏အတွင်းပိုင်းအပူချိန်နှင့် ဘက်ထရီတစ်ခုချင်းကြားတွင် မညီမျှသောအပူချိန်ကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး ဘက်ထရီ၏စွမ်းဆောင်ရည်မတည်ငြိမ်မှုကို ဖြစ်စေသည်။
အပူလွန်ကဲသော လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ မလုံခြုံသော အပြုအမူများ (ဘက်ထရီအားပိုအားသွင်းခြင်းနှင့် အားပိုလျှံခြင်း၊ လျင်မြန်စွာအားသွင်းခြင်းနှင့် စွန့်ထုတ်ခြင်း၊ ပတ်လမ်းတိုခြင်း၊ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာအလွဲသုံးစားပြုမှုအခြေအနေများ၊ အပူချိန်မြင့်မားသောအပူရှော့တိုက်ခြင်းစသည်ဖြင့်) သည် ဘက်ထရီအတွင်း၌ အန္တရာယ်ရှိသော ဘေးထွက်တုံ့ပြန်မှုများကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး အပူထုတ်ပေးနိုင်ဖွယ်ရှိသည်။ negative electrode နှင့် positive electrode မျက်နှာပြင်ရှိ passive film ကို တိုက်ရိုက်ထိခိုက်စေသည်။
လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ အပူလွန်ကဲမှုကြောင့် ဖြစ်ပွားရသည့် အကြောင်းရင်းများစွာရှိသည်။အစပျိုးခြင်း၏ဝိသေသများအရ၊ ၎င်းအား စက်ပိုင်းဆိုင်ရာအလွဲသုံးစားပြုမှုအစပျိုးခြင်း၊ လျှပ်စစ်အလွဲသုံးစားပြုမှုအစပျိုးခြင်းနှင့် အပူအနှောက်အယှက်ဖြစ်စေခြင်းဟူ၍ ခွဲခြားနိုင်သည်။စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ အလွဲသုံးစားမှု- အပ်စိုက်ကုထုံး၊ ထုတ်ယူခြင်းနှင့် ယာဉ်တိုက်မှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော လေးလံသော အရာဝတ္ထုကို ရည်ညွှန်းသည်။လျှပ်စစ်အလွဲသုံးစားပြုခြင်း- ယေဘုယျအားဖြင့် လျှပ်စီးကြောင်းဆိုင်ရာ စီမံခန့်ခွဲမှု မမှန်ခြင်း၊ သို့မဟုတ် လျှပ်စစ်ဓာတ်အား ပြတ်တောက်ခြင်း၊ အားပိုဝင်ခြင်းနှင့် ပိုလျှံခြင်း အပါအဝင်၊အပူအလွဲသုံးစားမှု- အပူချိန် ထိန်းညှိမှု မမှန်ကန်ခြင်းကြောင့် အပူလွန်ကဲခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသည်။

ဤလှုံ့ဆော်နည်းသုံးမျိုးသည် အပြန်အလှန်ဆက်စပ်နေသည်။စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ အလွဲသုံးစားလုပ်မှုသည် ယေဘူယျအားဖြင့် ဘက်ထရီ ဒိုင်ယာဖရမ်၏ ပုံပျက်ခြင်း သို့မဟုတ် ကွဲအက်ခြင်းတို့ကို ဖြစ်စေပြီး ဘက်ထရီ၏ အပြုသဘောနှင့် အနုတ်လက္ခဏာဝင်ပေါက်များကြား တိုက်ရိုက်ထိတွေ့မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး လျှပ်စစ်အလွဲသုံးစားပြုမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။သို့သော်၊ လျှပ်စစ်အလွဲသုံးစားပြုမှုအခြေအနေအောက်တွင် Joule ကဲ့သို့သော အပူထုတ်လုပ်မှုသည် တိုးလာကာ ဘက်ထရီအပူချိန်ကို မြင့်တက်စေကာ အပူအလွဲသုံးစားပြုမှုအဖြစ် ပြောင်းလဲသွားကာ ဘက်ထရီအတွင်းရှိ ကွင်းဆက်အမျိုးအစား အပူထုတ်လွှတ်မှုဘေးထွက်တုံ့ပြန်မှုကို ပိုမိုဖြစ်ပေါ်စေပြီး နောက်ဆုံးတွင် ဖြစ်ပျက်မှုဆီသို့ ဦးတည်သွားစေသည်။ ဘက်ထရီအပူရှိန်ထွက်ပြေးမှု။
ဘက်ထရီ အပူလွန်ကဲခြင်းသည် ဘက်ထရီ၏ အပူထုတ်လွှတ်မှုနှုန်းထက် များစွာမြင့်မားနေပြီး အပူပမာဏများစွာ စုဆောင်းမိသော်လည်း အချိန်မီ မပျောက်ကွယ်နိုင်ခြင်းကြောင့် ဖြစ်ရခြင်း ဖြစ်သည်။အနှစ်သာရအားဖြင့် "thermal runaway" သည် အပြုသဘောဆောင်သော စွမ်းအင်တုံ့ပြန်မှုစက်ဝန်း လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်- အပူချိန်မြင့်တက်လာခြင်းသည် စနစ်အား ပူလာစေပြီး စနစ်ပူလာပြီးနောက် အပူချိန်မြင့်တက်လာကာ စနစ်အား ပိုမိုပူပြင်းလာစေမည်ဖြစ်သည်။
အပူလွန်ကဲခြင်းဖြစ်စဉ်- ဘက်ထရီအတွင်းပိုင်းအပူချိန်မြင့်တက်လာသောအခါ၊ SEI ဖလင်၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ SEI ဖလင်သည် မြင့်မားသောအပူချိန်အောက်တွင် ပြိုကွဲသွားသည်၊ ဂရပ်ဖိုက်တွင်ထည့်သွင်းထားသော လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းသည် အီလက်ထရိုလစ်နှင့် binder နှင့် ဓာတ်ပြုမည်ဖြစ်ပြီး ဘက်ထရီအပူချိန်ကို ပိုမိုတွန်းအားပေးသည်။ 150 ℃ နှင့် ဤအပူချိန်တွင် ပြင်းထန်သော exothermic တုံ့ပြန်မှုအသစ်တစ်ခု ဖြစ်ပေါ်လိမ့်မည်။ဘက်ထရီ အပူချိန် 200 ℃ အထက်ရောက်သောအခါ၊ cathode ပစ္စည်း ပြိုကွဲသွားပြီး အပူနှင့် ဓာတ်ငွေ့ အများအပြား ထုတ်လွှတ်ကာ ဘက်ထရီ ဖောင်းလာပြီး ဆက်တိုက် ပူလာသည်။လီသီယမ်မြှုပ်ထားသော anode သည် 250-350 ℃ တွင် electrolyte နှင့် စတင်တုံ့ပြန်သည်။အားသွင်းထားသော cathode ပစ္စည်းသည် ပြင်းထန်သောပြိုကွဲမှုတုံ့ပြန်မှုကို စတင်ခံရပြီး electrolyte သည် ပြင်းထန်သော ဓာတ်တိုးတုံ့ပြန်မှုကို ခံစားရပြီး အပူပမာဏများစွာကို ထုတ်လွှတ်ကာ မြင့်မားသောအပူချိန်နှင့် ဓာတ်ငွေ့ပမာဏများစွာကို ထုတ်လုပ်ကာ ဘက်ထရီလောင်ကျွမ်းခြင်းနှင့် ပေါက်ကွဲခြင်းတို့ကို ဖြစ်စေသည်။
အားသွင်းစဉ်အတွင်း လီသီယမ် ဒန်းဒရိုက်မိုးရွာသွန်းမှုပြဿနာ- လီသီယမ်ကိုဘာလိတ်ဘက်ထရီအား အပြည့်သွင်းပြီးနောက်၊ လီသီယမ်အိုင်းယွန်းအများအပြားသည် အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် ကျန်ရှိနေပါသည်။ဆိုလိုသည်မှာ cathode သည် cathode နှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော လီသီယမ်အိုင်းယွန်း ပိုများကို မထိန်းထားနိုင်သော်လည်း အားပိုနေသည့်အခြေအနေတွင် cathode ရှိ ပိုလျှံနေသော လီသီယမ်အိုင်းယွန်းများသည် cathode သို့ ကူးခတ်နေဆဲဖြစ်သည်။၎င်းတို့ကို အပြည့်အ၀ မသိုလှောင်နိုင်သောကြောင့် သတ္တုလစ်သီယမ်သည် cathode တွင် ဖြစ်ပေါ်လာမည်ဖြစ်သည်။ဤသတ္တုလီသီယမ်သည် ဒန်းဒရစ်သလင်းကျောက်ဖြစ်သောကြောင့်၊ ၎င်းကို Dendrite ဟုခေါ်သည်။Dendrite သည် ရှည်လွန်းပါက၊ အတွင်းပိုင်း short circuit ကို ဖြစ်စေပြီး diaphragm ကို ဖောက်ရန် လွယ်ကူသည်။electrolyte ၏ အဓိက အစိတ်အပိုင်းသည် ကာဗွန်နိတ် ဖြစ်သောကြောင့်၊ ၎င်း၏ မီးလောင်သည့်နေရာနှင့် ဆူမှတ်သည် နည်းပါးသောကြောင့် အပူချိန်မြင့်မားသောအချိန်တွင် လောင်ကျွမ်းခြင်း သို့မဟုတ် ပေါက်ကွဲခြင်းပင် ဖြစ်သည်။

ပိုလီမာလီသီယမ်ဘက်ထရီဖြစ်ပါက၊ အီလက်ထရွန်းသည် ကော်လိုက်ဒယ်လ်ဖြစ်ပြီး ပိုမိုပြင်းထန်လောင်ကျွမ်းမှုဖြစ်နိုင်ချေရှိသည်။ဤပြဿနာကို ဖြေရှင်းရန်အတွက် သိပ္ပံပညာရှင်များသည် ဘေးကင်းသော cathode ပစ္စည်းများ အစားထိုးရန် ကြိုးစားကြသည်။လစ်သီယမ်မန်းဂနိတ်ဘက်ထရီ၏ပစ္စည်းသည်အချို့သောအားသာချက်များရှိသည်။အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းကို အားအပြည့်သွင်းသည့်အခြေအနေအောက်ရှိ အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ကာဗွန်အပေါက်ထဲသို့ လုံးလုံးမြှုပ်နှံနိုင်ကြောင်း သေချာစေကာမူ လီသီယမ်ကိုဗလိတ်ကဲ့သို့ အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် အချို့သောအကြွင်းအကျန်များရှိနေခြင်းထက်၊ ၎င်းသည် ထုတ်လုပ်မှုကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ ရှောင်ရှားနိုင်စေပါသည်။ dendrites။လီသီယမ်မန်းဂနိတ်၏ တည်ငြိမ်သောဖွဲ့စည်းပုံသည် ၎င်း၏ဓာတ်တိုးမှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို လီသီယမ်ကိုဘာလိတ်ထက် များစွာနိမ့်ကျစေသည်။ပြင်ပ ဝါယာရှော့ဖြစ်လျှင်ပင် (အတွင်းပိုင်းပြတ်တောက်သည့်ပတ်လမ်းထက်) လစ်သီယမ်သတ္တုမိုးရွာသွန်းမှုကြောင့် လောင်ကျွမ်းခြင်းနှင့် ပေါက်ကွဲခြင်းကို အခြေခံအားဖြင့် ရှောင်ရှားနိုင်သည်။Lithium iron phosphate သည် အပူတည်ငြိမ်မှု မြင့်မားပြီး electrolyte ၏ ဓာတ်တိုးနိုင်မှု နည်းပါးသောကြောင့် ၎င်းတွင် လုံခြုံမှု မြင့်မားသည်။
လီသီယမ်အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ အိုမင်းရင့်ရော်မှုကို လျော့ပါးစေခြင်းအား စွမ်းရည်လျော့ချခြင်းနှင့် အတွင်းပိုင်းခုခံမှုတိုးလာခြင်းတို့ကြောင့် ထင်ရှားပြီး ၎င်း၏အတွင်းပိုင်း အိုမင်းရင့်ရော်မှုကို လျော့ချခြင်း ယန္တရားတွင် အပြုသဘောဆောင်သော အပျက်သဘောဆောင်သည့် တက်ကြွသောပစ္စည်းများ ဆုံးရှုံးခြင်းနှင့် ရရှိနိုင်သော လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းများ ဆုံးရှုံးခြင်းတို့ပါဝင်သည်။cathode ပစ္စည်းသည် ဟောင်းနွမ်းဆွေးမြေ့နေပြီး cathode ၏ စွမ်းဆောင်ရည် မလုံလောက်သောအခါ၊ cathode မှ lithium ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ် ဖြစ်နိုင်ခြေ ပိုများပါသည်။ထုတ်လွှတ်မှုလွန်သွားသည့်အခြေအနေအောက်တွင်၊ cathode မှ lithium ၏အလားအလာသည် 3V အထက်သို့တက်လာမည်ဖြစ်ပြီး၊ ကြေးနီ၏ပျော်ဝင်နိုင်ခြေထက်ပိုမိုမြင့်မားသောကြောင့် ကြေးနီစုဆောင်းသူအား ပြိုကွဲစေပါသည်။ပျော်ဝင်နေသော ကြေးနီအိုင်းယွန်းများသည် cathode မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ရွာသွန်းပြီး ကြေးနီ dendrites များဖြစ်လာသည်။Copper dendrites သည် diaphragm မှတဆင့် ဖြတ်သန်းသွားမည်ဖြစ်ပြီး အတွင်းပိုင်း short circuit ကို ဖြစ်စေပြီး ဘက်ထရီ၏ ဘေးကင်းမှု စွမ်းဆောင်ရည်ကို ဆိုးရွားစွာ ထိခိုက်စေပါသည်။
ထို့အပြင်၊ အဓိကအားဖြင့် အတွင်းပိုင်းခံနိုင်ရည် တိုးလာခြင်းနှင့် အပြုသဘောဆောင်သော အနုတ်လက္ခဏာ တက်ကြွသော အရာများ လျော့နည်းသွားခြင်းကြောင့် သက်တမ်းရင့် ဘက်ထရီ၏ အားပိုခံနိုင်ရည်သည် အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ လျော့ကျသွားမည်ဖြစ်ပြီး၊ အားသွင်းသည့် လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း joule အပူ တိုးလာစေသည်။အားပိုနည်းသောအချိန်၌၊ ဘေးထွက်တုံ့ပြန်မှုများ ဖြစ်ပေါ်နိုင်ပြီး ဘက်ထရီ၏အပူပြေးသွားမှုကို ဖြစ်စေသည်။အပူတည်ငြိမ်မှုအရ၊ cathode မှ လီသီယမ်ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်သည် ဘက်ထရီ၏ အပူတည်ငြိမ်မှုကို သိသိသာသာ ကျဆင်းစေသည်။
တစ်နည်းအားဖြင့်ဆိုသော် အသက်ကြီးနေသောဘက်ထရီ၏ဘေးကင်းရေးစွမ်းဆောင်ရည်ကို အလွန်လျှော့ချမည်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် ဘက်ထရီ၏ဘေးကင်းမှုကို ဆိုးရွားစွာထိခိုက်စေမည်ဖြစ်သည်။အသုံးအများဆုံးဖြေရှင်းချက်မှာ ဘက်ထရီစွမ်းအင်သိုလှောင်မှုစနစ်ကို ဘက်ထရီစီမံခန့်ခွဲမှုစနစ် (BMS) ဖြင့် တပ်ဆင်ရန်ဖြစ်သည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ Tesla Model S တွင်အသုံးပြုသည့် 8000 18650 ဘက်ထရီများသည် ဘက်ထရီ၏ အမျိုးမျိုးသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ စောင့်ကြည့်သိရှိနိုင်ပြီး ဘက်ထရီအသုံးပြုမှုအခြေအနေကို အကဲဖြတ်ကာ ၎င်း၏ဘက်ထရီစီမံခန့်ခွဲမှုစနစ်မှတစ်ဆင့် အွန်လိုင်းရောဂါရှာဖွေခြင်းနှင့် ကြိုတင်သတိပေးချက်များကို လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ၎င်းသည် discharge နှင့် pre charge control၊ battery balance management နှင့် thermal management တို့ကိုလည်း လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။