بيٽري ظرفيت جي تباهي واري ميڪانيزم ڇا آهي؟
مواد جي جوڙجڪ ۾ تبديلي
هن وقت سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيندڙ ڪيٿوڊ مواد ۾ خاص طور تي LiMO2 (جتي M=Co, Ni, Mn) جو هيڪساگونل پرت وارو ڍانچو، LiMn2O4 جو اسپنل ڍانچو، ۽ LiFePO4 جو زيتون جو ڍانچو شامل آهي. بناوت جي، جڏهن ليتيم آئنز ڪيٿوڊ مان نڪرندا آهن، مادي ۾ بجليءَ جي حالت کي برقرار رکڻ لاءِ، ڌاتو عنصر ناگزير طور تي آڪسائيڊ ٿي ويندو آهي هڪ اعليٰ ويلنس رياست ڏانهن، جيڪو هڪ مرحلي جي منتقلي جي عمل سان گڏ هوندو آهي. مرحلن جي منتقلي اڪثر ڪري مرحلن جي شفٽ کي ڏسندي آهي، تنهنڪري ليتيم آئنز مسلسل مواد ۾ وقف ۽ ختم ڪري ڇڏيندا آهن، مرحلن جي تبديلي جاري رهي ٿي، ۽ ڊگهي عرصي ۾، اهو ڪرسٽل جي استحڪام لاء خطرو ٿيندو. انوڊ جي مقابلي ۾، اسٽيج شفٽ ۽ ڪيٿوڊ مواد جي بلڪ ڍانچي ۾ تبديلين جي ڪري غير مساوي موٽڻ واري صلاحيت بيٽري جي زندگي تي هڪ اهم اثر آهي. Graphite هڪ پرت جي جوڙجڪ آهي. جڏهن اهو ڪيترن ئي تہن جو ٿلهو هوندو آهي، ليٿيم آئنز بيٽري جي چارجنگ دوران انٽرليئرز ۾ وجھن ٿا ۽ خارجي سرڪٽ مان منتقل ٿيندڙ اليڪٽرانن سان ملائي لٿئيڊ گريفائٽ ٺاهين ٿا، ۽ ان وقت انٽر ليئر اسپيسنگ وڌي ٿو. خارج ٿيڻ دوران، ليتيم آئنز گريفائٽ جي انٽرليئرز کي ڇڏي ڏين ٿا ۽ خارجي سرڪٽ ڏانهن اليڪٽرانن کي ڇڏي ڏين ٿا، ڊانٽرڪليشن ۽ آڪسائيڊريشن جي رد عمل مان گذري ٿو، ۽ ان وقت انٽرليئر جي فاصلي گھٽجي ٿي.
فعال مواد جي تقسيم
ڪيٿوڊ مواد جي تحليل ان عمل ڏانهن اشارو ڪري ٿو جتي فعال مواد اليڪٽرولائٽ ۾ سنکنرن جي ڪري آهستي آهستي گهٽجي ٿو. تيز گرمي پد تي ڪيٿوڊ مواد جو تحلیل بيٽري جي گنجائش جي زوال جي سببن مان هڪ آهي، خاص طور تي تيز گرمي پد تي بيٽرين جي سائيڪل جي ڪارڪردگي ۽ اسٽوريج جي ڪارڪردگي تي وڏو اثر آهي. ڪجهه حالتن جي تحت منتقلي جي ڌاتو جي تحليل هڪ مسئلو آهي جيڪو سڀني LiMO2 ڪيٿوڊ مواد ۾ موجود آهي. بنيادي سبب ڇو ته فعال مواد جي ڦهلائڻ جي ڪري بيٽري جي ڪارڪردگي جي خراب ٿيڻ جو سبب آهن: $\\textcircled{1}$ ڌاتو عناصر جي ڦهلائڻ سان سڌو سنئون فعال مواد جي گھٽتائي جي ڪري ٿي، جيڪا بيٽري جي صلاحيت کي نقصان پهچائي ٿي. $\\textcircled{2}$ ڪيٿوڊ مواد جي تحليل مادي ساخت جي خراب ٿيڻ ۽ ذرڙن جي مٿاڇري تي ڪيميائي طور تي غير فعال مادو جي ٺهڻ جو سبب بڻجي ٿو، جيڪي اليڪٽرروڊ مواد ۾ ليٿيم آئنز جي نقل و حمل کي روڪيندا آهن؛ $\\textcircled{3}$ اليڪٽرولائٽ ۾ موجود حل ٿيل ڌاتو آئنز اليڪٽرولائيٽ ۾ موجود اينوڊ ڏانهن منتقل ٿين ٿا ۽ انوڊ سطح تي گهٽ امڪاني تحت ڌاتو يا لوڻ جي صورت ۾ جمع ٿين ٿا، ۽ اهي ذخيرا لازمي طور تي انوڊ سطح تي SEI فلم جي استحڪام ۽ ٿلهي تي اثرانداز ٿين ٿا، جنهن جي ڪري اليڪٽرروڊ مٿاڇري پوليٽريشن کي وڌايو وڃي ٿو. تنهن ڪري، اليڪٽرولائيٽ تي فعال مادي جي ڦهلائڻ جو اثر نه رڳو تحليل مان ايندو آهي پر ان کان به وڌيڪ خراب اثرن کان به اچي ٿو جيڪو منتقلي دھاتن جي تحليل جي ڪري.
Lithium آئن جو استعمال
ليٿيم- آئن بيٽرين جي ڊيزائن ۾، بيٽري جي گنجائش عام طور تي ڪيٿوڊ جي ڀيٽ ۾ ٿوري وڌيڪ هوندي آهي، ۽ ٻيهر استعمال ٿيندڙ ليٿيم آئن پڻ ڪيٿوڊ طرفان مهيا ڪيا ويندا آهن. تنهن ڪري، ڪيٿوڊ ۽ انوڊ جي وچ ۾ ليتيم آئنز جي واپسي واري مداخلت ۽ ختم ٿيڻ واري بيٽري جي گنجائش جو اندازو لڳائي ٿو. پهرين چارج ۽ خارج ٿيڻ واري عمل دوران، هڪ SEI فلم انوڊ سطح تي ٺهيل آهي. هن passivation فلم جا مکيه جزا مختلف غير نامياتي شيون آهن جهڙوڪ Li2CO3، LiF، Li2O، LiOH ۽ مختلف نامياتي جزا جهڙوڪ ROCO2Li، ROLI، ۽ (ROCO2)2Li. اهڙيء طرح، ڪجهه ليتيم آئنز استعمال ڪيا ويا آهن، ۽ هي صلاحيت نقصان ناقابل واپسي آهي. انوڊ جي ڪارڪردگي جو تمام گهڻو تعلق SEI فلم جي مورفولوجي ۽ استحڪام سان آهي، ۽ انوڊ جي سطح تي هڪ مستحڪم SEI فلم ٺاهڻ جي صلاحيت بيٽري جي ڪارڪردگي تي غير-ناگزير اثر رکي ٿي. SEI فلم جي ٺهڻ ۾ بيٽري ۾ محدود ليتيم آئنز استعمال ٿيندا آهن. جيڪڏهن SEI فلم کي چڪر دوران مسلسل خراب ٿئي ٿي، ته پوء انوڊ / اليڪٽرولائيٽ انٽرفيس تي آڪسائيڊريشن رد عمل هڪ نئين SEI فلم ٺاهڻ لاء مسلسل واقع ٿيندي. اهو عمل سسٽم ۾ ڪيٿوڊ پاران مهيا ڪيل محدود ليتيم آئنز استعمال ڪري ٿو، ۽ فعال ليتيم آئنز جي گھٽتائي ظرفيت جي خرابي جي ڪري ٿي. اليڪٽرولائٽ ۾ ليٿيم آئنز جي گھٽتائي سبب اليڪٽرولائٽ جي چالڪيت ۾ گھٽتائي ٿئي ٿي، ۽ ڪيٿوڊ مواد ۾ ليٿيم آئنز جو نقصان بيٽري جي ٻن اليڪٽروڊز جي وچ ۾ عدم توازن پيدا ڪري ٿو.
اندروني مزاحمت ۾ واڌارو
بيٽري جي ڊگهي-سائيڪلنگ دوران، اندروني مزاحمت ۾ اضافو پڻ ظرفيت جي زوال جو هڪ اهم سبب آهي. اندروني مزاحمت ۾ واڌ جا ڪيترائي سبب آهن، خاص طور تي ٻن پاسن کان: $\\textcircled{1}$ اليڪٽرولائٽ ۾ اليڪٽرروڊ/اليڪٽرولائيٽ انٽرفيس تي ٿيندڙ آڪسائيڊريشن رد عمل اليڪٽرروڊ جي مٿاڇري واري فلم جي مزاحمت ۾ واڌ جو سبب بڻجي ٿو، ۽ انوڊ SEI فلم جي عدم استحڪام، مٿاڇري ۾ مسلسل واڌارو ٿئي ٿو ۽ نئين فلم ٺهڻ دوران، مٿاڇري تي مسلسل اضافو ٿئي ٿو. بيٽري جي اندروني مزاحمت؛ $\\textcircled{2}$ ڪيٿوڊ ۾ ڌاتو جي آئنز جو اليڪٽرولائٽ ۾ ڦهلجڻ، ۽ تحلیل ٿيل ionized دھاتي آئنز اليڪٽرولائٽ ذريعي انوڊ ڏانهن لڏپلاڻ ڪن ٿا ۽ انوڊ جي سطح تي ڌاتو يا لوڻ جي صورت ۾ جمع ٿين ٿا، جنهن جي نتيجي ۾ اليڪٽرروڊ پولرائزيشن وڌي ٿي. ان کان علاوه، تحقيق پڻ ثابت ڪيو آهي ته موجوده ڪليڪٽر جي corrosion به اندروني مزاحمت ۾ اضافو ٿي سگهي ٿو، پر اهو اثر موجوده ڪليڪٽر جي pretreatment جي بنياد هيٺ نسبتا ننڍو آهي. اندروني مزاحمت ۾ اضافو توانائي جي کثافت ۽ ظرفيت ۾ گهٽتائي جي ڪري ٿي، خاص طور تي انوڊ لاء، اليڪٽرروڊ / اليڪٽرروليٽ انٽرفيس تي واقع ٿيندڙ ردعمل anode جي عمر جو بنيادي سبب آهي.
