Tha buannachdan aig bataraidhean lithium a thaobh comas giùlain agus cosgais luath, mar sin carson a tha bataraidhean searbhag luaidhe agus bataraidhean àrd-sgoile eile fhathast a’ cuairteachadh sa mhargaidh?
A bharrachd air na duilgheadasan cosgais agus diofar raointean tagraidh, is e adhbhar eile tèarainteachd.
Is e lithium am meatailt as gnìomhaiche san t-saoghal.Leis gu bheil na feartan ceimigeach aige ro ghnìomhach, nuair a bhios lithium meatailt fosgailte don adhar, bidh ath-bhualadh làidir oxidation aige le ocsaidean, agus mar sin tha e buailteach do spreadhadh, losgadh agus uinneanan eile.A bharrachd air an sin, bidh ath-bhualadh redox cuideachd a ’tachairt taobh a-staigh a’ bhataraidh lithium aig àm cosgais agus sgaoileadh.Tha spreadhadh agus losgadh gun spionnadh air adhbhrachadh gu ìre mhòr le cruinneachadh, sgaoileadh agus leigeil ma sgaoil bataraidh lithium às deidh teasachadh.Ann an ùine ghoirid, cruthaichidh bataraidhean lithium tòrr teas tron phròiseas cosgais is sgaoileadh, a bheir gu àrdachadh teòthachd a-staigh a ’bhataraidh agus an teòthachd neo-chòmhnard eadar bataraidhean fa leth, agus mar sin ag adhbhrachadh coileanadh neo-sheasmhach a’ bhataraidh.
Tha giùlan mì-shàbhailte de bataraidh lithium-ion ruith teirmeach (a’ toirt a-steach cus cosgais bataraidh agus cus cosgais, cosgais luath agus sgaoileadh, cuairt ghoirid, suidheachaidhean mì-ghnàthachaidh meacanaigeach, clisgeadh teirmeach àrd teòthachd, msaa) dualtach ath-bheachdan cunnartach taobh a-staigh a’ bhataraidh a bhrosnachadh agus teas a ghineadh, milleadh gu dìreach air an fhilm fulangach air an electrode àicheil agus uachdar electrode dearbhach.
Tha mòran adhbharan ann airson tubaistean ruith teirmeach de bataraidhean lithium-ion a bhrosnachadh.A rèir feartan brosnachaidh, faodar a roinn ann an droch dhìol meacanaigeach, brosnachadh mì-ghnàthachadh dealain agus droch dhìol teirmeach.Mì-ghnàthachadh meacanaigeach: a’ toirt iomradh air acupuncture, eas-tharraing agus buaidh nithean trom air adhbhrachadh le tubaist charbadan;Mì-ghnàthachadh dealain: mar as trice air adhbhrachadh le riaghladh bholtachd neo-iomchaidh no fàilligeadh co-phàirteach dealain, a ’toirt a-steach cuairt ghoirid, cus cosgais agus cus sgaoileadh;Mì-ghnàthachadh teas: air adhbhrachadh le cus teasachadh air adhbhrachadh le riaghladh teothachd neo-iomchaidh.
Tha na trì dòighean brosnachaidh seo eadar-cheangailte.Mar as trice bidh mì-ghnàthachadh meacanaigeach ag adhbhrachadh deformachadh no briseadh diaphragm a ’bhataraidh, a’ leantainn gu conaltradh dìreach eadar pòlaichean adhartach is àicheil a ’bhataraidh agus cuairt ghoirid, a’ leantainn gu mì-ghnàthachadh dealain;Ach, fo chumhachan mì-ghnàthachadh dealain, bidh gineadh teas leithid teas Joule ag àrdachadh, ag adhbhrachadh gum bi teòthachd a ’bhataraidh ag èirigh, a dh’ fhàsas gu ana-cleachdadh teas, a ’toirt tuilleadh air adhart freagairt taobh ginealach teas slabhraidh taobh a-staigh a’ bhataraidh, agus mu dheireadh a ’leantainn gu tachartas de theas bataraidh a’ ruith air falbh.
Tha ruith teirmeach bataraidh air adhbhrachadh leis gu bheil ìre gineadh teas a ’bhataraidh mòran nas àirde na an ìre sgaoilidh teas, agus tha an teas air a chruinneachadh ann am mòran ach gun a bhith air a sgaoileadh ann an ùine.Gu dearbh, tha “ruith teirmeach” na phròiseas cearcall fios-air-ais lùth adhartach: bidh an teòthachd ag èirigh ag adhbhrachadh gum fàs an siostam teth, agus èiridh an teòthachd às deidh don t-siostam fàs teth, agus nì sin an uair sin an siostam nas teotha.
Pròiseas ruith teirmeach: nuair a dh’ èiricheas teòthachd taobh a-staigh a ’bhataraidh, bidh am film SEI air uachdar an fhilm SEI a’ lobhadh fo theòthachd àrd, bidh an ian lithium a tha freumhaichte sa ghrafait a ’freagairt leis an electrolyte agus an inneal-ceangail, a’ putadh nas fhaide air adhart teòthachd a ’bhataraidh suas gu 150 ℃, agus bidh freagairt fòirneartach exothermic ùr a’ tachairt aig an teòthachd seo.Nuair a ruigeas teòthachd a ’bhataraidh os cionn 200 ℃, bidh an stuth catod a’ lobhadh, a ’leigeil a-mach tòrr teas is gas, agus bidh am bataraidh a’ tòiseachadh a ’sèideadh agus a’ teasachadh suas gu leantainneach.Thòisich an anod freumhaichte lithium a’ freagairt leis an electrolyte aig 250-350 ℃.Bidh an stuth catod fo chasaid a’ tòiseachadh a ’dol tro ath-bhualadh fòirneartach, agus bidh an electrolyte a’ dol tro ath-bhualadh fòirneartach oxidation, a ’leigeil a-mach tòrr teas, a’ gineadh teòthachd àrd agus tòrr gas, ag adhbhrachadh losgadh agus spreadhadh bataraidh.
An duilgheadas a thaobh sileadh lithium dendrite aig àm cus cosgais: Às deidh bataraidh lithium cobalate a bhith air a ghearradh gu h-iomlan, tha àireamh mhòr de ianan lithium fhathast anns an dealan adhartach.Is e sin ri ràdh, chan urrainn don chatod barrachd ianan lithium a chumail ceangailte ris a’ chatod, ach ann an staid cus cosgais, bidh cus ions lithium air a’ chatod fhathast a’ snàmh chun chatod.Leis nach urrainn dhaibh a bhith air an cumail gu h-iomlan, cruthaichidh lithium meatailt air a’ chatod.Leis gur e criostal dendritic a th’ anns an lithium meatailt seo, canar dendrite ris.Ma tha an dendrite ro fhada, tha e furasta an diaphragm a tholladh, ag adhbhrachadh cuairt ghoirid a-staigh.Leis gur e carbonate am prìomh phàirt de electrolyte, tha a phuing lasachaidh agus a ghoil ìosal, agus mar sin loisgidh e no eadhon spreadhadh aig teòthachd àrd.
Mas e bataraidh lithium polymer a th’ ann, tha an electrolyte colloidal, a tha buailteach do losgadh nas ainneartach.Gus an duilgheadas seo fhuasgladh, bidh luchd-saidheans a ’feuchainn ri stuthan catod nas sàbhailte a chuir an àite.Tha buannachdan sònraichte aig stuth bataraidh lithium manganate.Faodaidh e dèanamh cinnteach gun tèid ion lithium an electrode dearbhach a chuir a-steach gu tur a-steach do tholl gualain an electrode àicheil fon làn staid cosgais, an àite cuid de dh’ fuigheall a bhith anns an electrode adhartach mar lithium cobalate, a bhios gu ìre a’ seachnadh gineadh de dendrites.Tha structar seasmhach lithium manganate a’ dèanamh a choileanadh oxidation mòran nas ìsle na coileanadh lithium cobalate.Fiù ma tha cuairt ghoirid taobh a-muigh (seach cuairt ghoirid a-staigh), faodaidh e gu bunaiteach losgadh agus spreadhadh air adhbhrachadh le sileadh lithium meatailt a sheachnadh.Tha seasmhachd teirmeach nas àirde aig fosfáit iarann litiam agus comas oxidation nas ìsle de electrolyte, agus mar sin tha sàbhailteachd àrd aige.
Tha an lughdachadh a tha a’ fàs nas sine de bataraidh lithium-ion air a nochdadh le lughdachadh comas agus àrdachadh an aghaidh a-staigh, agus tha an dòigh lasachaidh aois a-staigh aige a ’toirt a-steach call stuthan gnìomhach adhartach is àicheil agus call ianan lithium a tha rim faighinn.Nuair a tha an stuth catode aois agus air a dhol sìos, agus nach eil comas an catod gu leòr, tha e nas dualtaiche gun tachair an cunnart bho bhith a’ leasachadh lithium bhon chatod.Fo chumhachan cus sgaoilidh, bidh an comas catod gu lithium ag èirigh gu os cionn 3V, a tha nas àirde na an comas sgaoilidh copair, ag adhbhrachadh sgaoileadh neach-cruinneachaidh copair.Bidh ionsan copair fuasgailte a’ frasadh air uachdar na catod agus a’ cruthachadh dendrites copair.Bidh dendrites copair a’ dol tron diaphragm, ag adhbhrachadh cuairt ghoirid a-staigh, a bheir buaidh mhòr air coileanadh sàbhailteachd a’ bhataraidh.
A bharrachd air an sin, lughdaichidh an aghaidh cus cosgais bataraidhean a tha a ’fàs nas sine gu ìre, gu h-àraidh mar thoradh air àrdachadh an aghaidh a-staigh agus lughdachadh stuthan gnìomhach adhartach is àicheil, a’ leantainn gu àrdachadh teas joule rè pròiseas cus cosgais bataraidhean.Fo nas lugha de chìsean, dh’ fhaodadh ath-bheachdan taobh a bhith air am piobrachadh, ag adhbhrachadh ruith teirmeach bataraidhean.A thaobh seasmhachd teirmeach, leanaidh mean-fhàs lithium bhon chatod gu crìonadh geur ann an seasmhachd teirmeach a’ bhataraidh.
Ann am facal, thèid coileanadh sàbhailteachd a’ bhataraidh aosta a lughdachadh gu mòr, a chuireas gu mòr sàbhailteachd a’ bhataraidh ann an cunnart.Is e am fuasgladh as cumanta an siostam stòraidh lùth bataraidh uidheamachadh le siostam riaghlaidh bataraidh (BMS).Mar eisimpleir, faodaidh na bataraidhean 8000 18650 a thathas a’ cleachdadh ann am Model S Tesla sgrùdadh fìor-ùine a dhèanamh air diofar pharaimearan fiosaigeach a’ bhataraidh, measadh a dhèanamh air inbhe cleachdadh bataraidh, agus breithneachadh air-loidhne agus rabhadh tràth a dhèanamh tron t-siostam riaghlaidh bataraidh aige.Aig an aon àm, faodaidh e cuideachd smachd a chumail air sgaoileadh agus ro-chosgais, riaghladh cothromachadh bataraidh agus riaghladh teirmeach.
Ùine puist: Dùbhlachd-02-2022