Литий батареялары йөртүчәнлек һәм тиз зарядлау өстенлекләренә ия, ни өчен кургаш кислотасы батарейкалары һәм башка икенчел батарейкалар әле базарда әйләнәләр?
Кыйммәт проблемаларына һәм төрле куллану өлкәләренә өстәп, тагын бер сәбәп - куркынычсызлык.
Литий - дөньяда иң актив металл.Аның химик характеристикалары бик актив булганга, литий металл һавага тәэсир иткәндә, ул кислород белән каты оксидлашу реакциясенә ия булачак, шуңа күрә ул шартлау, яну һәм башка күренешләргә мохтаҗ.Моннан тыш, зарядлау һәм агызу вакытында литий батарея эчендә редокс реакциясе барлыкка киләчәк.Шартлау һәм үз-үзеннән яну, нигездә, җылытылганнан соң литий батареяның туплануы, таралуы һәм чыгарылуы аркасында килеп чыга.Кыскасы, литий батарейкалары зарядлау һәм җибәрү процессында күп җылылык китерәчәк, бу батареяның эчке температурасының күтәрелүенә һәм аерым батареялар арасында тигез булмаган температураның күтәрелүенә китерәчәк, шулай итеп батареяның тотрыксыз эшләвенә китерәчәк.
Термаль качу литий-ион аккумуляторының куркынычсыз тәртибе (шул исәптән батареяның артык зарядка һәм артык зарядка, тиз корылма һәм агызу, кыска схема, механик куллану шартлары, югары температура җылылык шокы һ.б.) батарея эчендә куркыныч яна реакцияләр тудырырга һәм җылылык тудырырга мөмкин, тискәре электрод һәм уңай электрод өслегендә пассив пленкага турыдан-туры зыян китерә.
Литий ион батарейкаларының җылылык качу очракларын китереп чыгару өчен бик күп сәбәпләр бар.Триггер характеристикалары буенча, аны механик куллану тригиграциясенә, электр куллану тригиграциясенә һәм җылылык куллану тригиграциясенә бүлеп була.Механик куллану: акупунктура, экструзия һәм машина бәрелеше аркасында килеп чыккан авыр әйберне аңлата;Электр куллану: гадәттә көчәнешнең дөрес булмаган идарә итүе яки электр компоненты эшләмәү аркасында килеп чыга, шул исәптән кыска схема, артык зарядка һәм артык зарядка.Atылылык куллану: температураны дөрес идарә итмәү аркасында килеп чыккан артык кызу аркасында.
Бу өч этәргеч ысул үзара бәйләнгән.Механик куллану, гадәттә, батарея диафрагмасының деформациясенә яки ярылуына китерәчәк, нәтиҗәдә батарейканың уңай һәм тискәре полюслары белән кыска элемтә арасында туры элемтәгә китерәчәк, нәтиҗәдә электр куллану;Ләкин, электр куллану шартларында, Джуле җылылыгы кебек җылылык җитештерү көчәя, батарея температурасының күтәрелүенә китерә, ул җылылык куллануга әверелә, чылбыр тибындагы җылылык җитештерүнең батарея эчендә реакциясен этәрә һәм ахыр чиктә килеп чыга. батарея җылылыгы.
Батарейканың җылылык качуы батарейканың җылылык җитештерү тизлегенең җылылык тарату дәрәҗәсеннән күпкә югарырак булуы аркасында килеп чыга, һәм җылылык күп күләмдә тупланган, ләкин вакытында таралмый.Асылда, "җылылык качу" - энергиянең кире кайту циклы процессы: температураның күтәрелүе системаның кайнар булуына китерәчәк, һәм система кайнар булганнан соң температура күтәреләчәк, бу үз чиратында системаны кайнаррак итәчәк.
Rылылык качу процессы: батарейканың эчке температурасы күтәрелгәч, SEI пленкасы өслегендәге SEI пленкасы югары температурада бозыла, графитка салынган литий ионы электролит һәм бәйләүче белән реакцияләнәчәк, батарея температурасын тагын да арттырачак. 150 to кадәр, һәм бу температурада яңа көчле экзотермик реакция барлыкка киләчәк.Батарея температурасы 200 aboveдан артканда, катод материалы череп, күп күләмдә җылылык һәм газ җибәрә, һәм батарея көчәя башлый һәм өзлексез җылытыла.Литий урнаштырылган анод электролит белән 250-350 at тәэсир итә башлады.Зарядланган катод материалы каты бозылу реакциясен башлый, һәм электролит көчле оксидлашу реакциясен кичерә, күп җылылык җибәрә, югары температура һәм күп күләмдә газ чыгара, батареяның януына һәм шартлавына китерә.
Артык зарядка вакытында литий дендрит явым-төшем проблемасы: Литий кобалат батарея тулы корылганнан соң, уңай электродта күп күләмдә литий ионнары кала.Ягъни, катод катодка бәйләнгән литий ионнарын күбрәк тота алмый, ләкин артык зарядланган хәлдә, катодтагы артык литий ионнары әле дә катодка йөзәчәк.Алар тулысынча була алмаганлыктан, катодта металл литий барлыкка киләчәк.Бу металл литий дендрит кристалл булганлыктан, ул дендрит дип атала.Дендрит бик озын булса, эчке кыска схемага китереп, диафрагманы тишү җиңел.Электролитның төп компоненты карбонат булганлыктан, аның ут кабызу ноктасы түбән, шуңа күрә ул югары температурада янып яисә шартлаячак.
Әгәр дә ул полимер литий батарея булса, электролит коллоид, ул көчлерәк януга мохтаҗ.Бу проблеманы чишү өчен, галимнәр куркынычсыз катод материалларын алыштырырга тырышалар.Литий марганат батарея материалының кайбер өстенлекләре бар.Позитив электродның литий ионы тулы корылма торышы астында тискәре электродның углерод тишегенә тулысынча кертелүен тәэмин итә ала, литий кобалаты кебек уңай электродта кайбер калдыклар урынына, бу барлыкка килүдән кача. дендритлар.Литий марганатның тотрыклы структурасы аның оксидлашу дәрәҗәсен литий кобалатныкыннан күпкә түбәнрәк итә.Тышкы кыска схема булса да (эчке кыска схема түгел), ул нигездә литий металл явым-төшеме аркасында янудан һәм шартлаудан саклый ала.Литий тимер фосфат җылылык тотрыклылыгына һәм электролитның түбән оксидлаштыру көченә ия, шуңа күрә ул югары куркынычсызлыкка ия.
Литий ион аккумуляторының картаю көче сыйдырышлыкны арттыру һәм эчке каршылык көчәю белән күрсәтелә, һәм аның эчке картайу механизмы уңай һәм тискәре актив материалларны югалту һәм булган литий ионнарын югалтуны үз эченә ала.Катод материалы картайгач һәм череп беткәч, һәм катодның сыйдырышлыгы җитмәгәндә, катодтан литий эволюциясе куркынычы күбрәк булырга мөмкин.Чиктән тыш агызу шартында, катодның литийга потенциалы 3Втан артып китәчәк, бу бакырның эретү потенциалыннан югарырак, бакыр коллекторының таркалуына китерә.Эретелгән бакыр ионнары катод өслегенә төшәчәк һәм бакыр дендритлар барлыкка китерәчәк.Бакыр дендритлар диафрагма аша узачак, эчке кыска схемага китерә, бу батареяның куркынычсызлыгына җитди йогынты ясый.
Моннан тыш, картайган батарейкаларның артык зарядка каршылыгы билгеле бер дәрәҗәдә кимиячәк, күбесенчә эчке каршылыкның көчәюе һәм уңай һәм тискәре актив матдәләрнең кимүе аркасында, батарейкаларның артык зарядлау процессында джул җылылыгы арту.Азрак зарядка астында, батарейкаларның җылылык бетүенә китереп, ян реакцияләр башланырга мөмкин.Rылылык тотрыклылыгы ягыннан, катодтан литий эволюциясе батареяның җылылык тотрыклылыгының кискен төшүенә китерәчәк.
Бер сүз белән әйткәндә, карт батареяның куркынычсызлык күрсәткечләре бик кимиячәк, бу батарея куркынычсызлыгына җитди куркыныч тудырачак.Иң еш очрый торган чишелеш - батарея энергиясен саклау системасын батарея белән идарә итү системасы (BMS) белән җиһазлау.Мәсәлән, Тесла Model S кулланылган 8000 18650 аккумуляторы батарейканың төрле физик параметрларына реаль вакытта мониторинг ясый ала, батарея куллану торышын бәяли ала, һәм батарея белән идарә итү системасы аша онлайн диагностика һәм иртә кисәтүне үткәрә ала.Шул ук вакытта, ул шулай ук агызуны һәм корылма алдыннан контрольне, батарея балансын һәм җылылык белән идарә итә ала.
Пост вакыты: 02-2022 декабрь