Lityum batareyalarga past haroratli zaryadlashning ta'siri qaytarilmasdir

Batareyalarni past haroratlarda zaryadlash yoki zaryadsizlantirish batareyaga tuzatib bo'lmaydigan shikast etkazadi, bu esa quvvatning pasayishiga va jiddiy xavfsizlik xavfiga olib keladi. Ultra past haroratlarda (-20 daraja) uzoq muddatli saqlash ham batareyaga qaytarilmas zarar yetkazadi va uning quvvatini pasaytiradi.

1. Lityum-ion batareyani past haroratda zaryad qilishning butun jarayoni

Lityum-ionli batareyalarning ijobiy bosqichi odatda uchlik (NCM), lityum temir fosfat batareyasi (LFP) va lityum kobalt oksidi batareyasi (LCO) va salbiy elektrod grafit (Gr). Batareya zaryadlanganda, lityum ionlari lityum batareya elektrolitlari diafragmasi bo'ylab musbat panjara konstantasidan salbiy elektrodga o'tadi va grafit qattiq qatlamiga joylashtiriladi. Zaryadlash va zaryadsizlantirishda grafit salbiy elektrodning qattiq qatlamidan chiqib ketishi va keyin musbat panjara konstantasiga qaytishini tushunish mumkin.

Lityum-ionli batareya strukturasining harorati va zaryadlash va tushirish jarayoni past bo'lsa, molekulyar harakat ko'rsatkichlari pasayadi, butun reaktsiya tezligi va materialni uzatish jarayoni sekinlashadi, shuning uchun batareyada eng aniq sekinlik lityum- ion/ Litiy molekulalarining grafit (salbiy elektrod) qattiq qatlamida tashilishi va musbat tartibli panjara doimiysi. Shuning uchun elektr bosqichida va lityum batareya elektrolitlari sahifasida juda ko'p lityum yotqizilgan. Batareya zaryadlanganda, lityum ionlari grafit qatlamiga siqib bo'lmaydi va salbiy elektrod yuzasida qoladi, metall lityumga aylanadi va lityum dendritlarga to'planadi. Zaryadlash va tushirish vaqtida litiy ionlari musbat bosqich panjara konstantasi yuzasida siqiladi, bu esa ijobiy bosqichning osongina yorilishiga olib kelishi mumkin.

2. Batareyani past haroratda zaryadlash lityum yog'inlarini keltirib chiqaradi, bu esa aniq xavfsizlik xavflarini keltirib chiqaradi.

Lityum dendritlarning o'sish jarayoni: Oddiy batareyani zaryad qilishda lityum ionlari grafitning qattiq qatlamiga tartibli ravishda kirib, interkalatsiya reaktsiyasini keltirib chiqaradi. Biroq, past haroratli batareyani zaryad qilganda, litiy ionlari grafit qatlamiga siqib chiqa olmaydi va har doim elektron qurilma tomonidan salbiy elektrod yuzasida so'riladi va metall lityumga aylanadi, natijada konversiya reaktsiyasi (reaktsiya potentsial farqi) interkalatsiya reaksiyasidan pastroq bo‘lib, uni yuzaga kelishi qiyinroq deb tushunish mumkin.Ammo interkalatsiya reaksiyasidagi moddalarning tarqalishi qiyin bo‘lib, past haroratlarda konversiya reaksiyasining oson kechishiga olib keladi) va litiy dendritlarga to‘planadi. To'qqizinchi sinf kimyosida hammamiz o'rganganimizdek, metall lityum juda reaktiv va lityum batareya elektrolitlari bilan darhol reaksiyaga kirishishi mumkin. Olingan kimyoviy komponentlar ham qaytarib bo'lmaydigan bo'lib, quvvatni yo'qotadi. Bundan tashqari, metall lityum o'sishda va rivojlanishda davom etmoqda va diafragmani teshish va ijobiy bosqichga ulanish juda oson, ichki qisqa tutashuv buzilishiga olib keladi va osonlik bilan yanada jiddiy xavfsizlik baxtsiz hodisalariga sabab bo'ladi.

3. Past haroratli zaryadlash va zaryadsizlanish musbat darajadagi zarrachalarning yorilishiga olib keladi.

Past haroratli zaryadlash va tushirish vaqtida litiy ionlari musbat darajadagi panjara konstantasi yuzasida siqiladi, bu esa ijobiy darajadagi faol zarrachalarning yorilishiga olib kelishi mumkin. Bir tomondan, u ijobiy energiya xom ashyosiga zarar etkazadi, bu esa quvvatga zarar etkazadi. Bundan tashqari, musbat elektroddagi ortiqcha kimyoviy elementlarning cho'kishi salbiy elektrod yuzasiga o'tadi va metall zarrachalarga aylanadi, bu esa lityum to'planishining shakllanishiga olib keladi.

4. Past haroratli saqlash batareya quvvatini pasaytiradi

Yaqinda ba'zi tadqiqotchilar batareyaning faqat 48 soat davomida past haroratda saqlanishini, keyin esa dam olish uchun xona haroratida joylashtirilganini va keyin quvvati sinovdan o'tkazilganligini aniqladilar. Aniqlanishicha, uzoq vaqt davomida yuqori haroratda namlangan batareyalar uchun kichik tezlikda (sekin zaryad) zaryadlanganda quvvati 3,2% ga qisqaradi, lekin katta tezlikda (tez zaryad) zaryadlanganda quvvati 3,2% ga kamayadi. 6% ga kamaydi.

Qobiliyatning buzilishiga olib keladigan omillar quyidagilardir:

1) Past harorat ijobiy bosqichning yorilishini kuchaytiradi.

2) Past harorat musbat darajadagi zarrachalarning aylanishiga olib kelishi mumkin, bu esa ularni yopishtiruvchidan ajralib chiqishiga va fotoelektrokatalitik faollikni yo'qotishiga olib keladi.