សុវត្ថិភាពនៃថ្មលីចូម

ថ្ម Lithium មានគុណសម្បត្តិនៃការចល័ត និងការសាកថ្មលឿន ដូច្នេះហេតុអ្វីបានជាអាគុយអាស៊ីតនាំមុខ និងថ្មបន្ទាប់បន្សំផ្សេងទៀតនៅតែចរាចរនៅលើទីផ្សារ?
បន្ថែមពីលើបញ្ហានៃការចំណាយ និងផ្នែកកម្មវិធីផ្សេងគ្នា ហេតុផលមួយទៀតគឺសុវត្ថិភាព។
លីចូមគឺជាលោហៈសកម្មបំផុតនៅក្នុងពិភពលោក។ដោយសារតែលក្ខណៈគីមីរបស់វាសកម្មខ្លាំងពេក នៅពេលដែលលោហៈលីចូមត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងខ្យល់ វានឹងមានប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្មដ៏កាចសាហាវជាមួយនឹងអុកស៊ីហ្សែន ដូច្នេះវាងាយនឹងផ្ទុះ ការឆេះ និងបាតុភូតផ្សេងៗទៀត។លើសពីនេះ ប្រតិកម្ម redox ក៏នឹងកើតឡើងនៅក្នុងថ្មលីចូម កំឡុងពេលបញ្ចូលថ្ម និងបញ្ចេញថាមពល។ការផ្ទុះ និងការឆេះដោយឯកឯង គឺបណ្តាលមកពីការប្រមូលផ្តុំ ការសាយភាយ និងការបញ្ចេញថ្មលីចូម បន្ទាប់ពីកំដៅ។សរុបមក អាគុយលីចូមនឹងបង្កើតកំដៅច្រើនកំឡុងពេលសាកថ្ម និងបញ្ចេញថាមពល ដែលនឹងនាំឱ្យមានការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពខាងក្នុងរបស់ថ្ម និងសីតុណ្ហភាពមិនស្មើគ្នារវាងថ្មនីមួយៗ ដូច្នេះវាបណ្តាលឱ្យដំណើរការមិនស្ថិតស្ថេររបស់ថ្ម។
អាកប្បកិរិយាមិនមានសុវត្ថិភាពនៃថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុងដែលហូរចេញដោយកម្ដៅ (រួមទាំងការបញ្ចូលថ្ម និងការឆក់លើស ការសាកថ្មលឿន និងការឆក់ សៀគ្វីខ្លី លក្ខខណ្ឌបំពានមេកានិច ការឆក់កម្ដៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាដើម) ទំនងជាបង្កឱ្យមានប្រតិកម្មគ្រោះថ្នាក់នៅក្នុងថ្ម និងបង្កើតកំដៅ។ ការខូចខាតដោយផ្ទាល់ទៅលើខ្សែភាពយន្តអកម្មនៅលើអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន និងផ្ទៃអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន។
មានហេតុផលជាច្រើនដែលបណ្តាលឱ្យមានឧបទ្ទវហេតុការរត់ចេញដោយកម្ដៅនៃថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង។យោងតាមលក្ខណៈនៃការកេះ វាអាចត្រូវបានបែងចែកទៅជាការកេះការបំពានមេកានិច ការរំលោភបំពានចរន្តអគ្គិសនី និងការកេះការបំពានកម្ដៅ។ការរំលោភបំពានមេកានិច៖ សំដៅលើការចាក់ម្ជុលវិទ្យាសាស្ត្រ ការបំផ្ទុះ និងការប៉ះទង្គិចនៃវត្ថុធ្ងន់ដែលបណ្តាលមកពីការប៉ះទង្គិចគ្នារវាងរថយន្ត។ការរំលោភបំពានអគ្គិសនី៖ ជាទូទៅបណ្តាលមកពីការគ្រប់គ្រងវ៉ុលមិនត្រឹមត្រូវ ឬការបរាជ័យផ្នែកអគ្គិសនី រួមទាំងសៀគ្វីខ្លី ការបញ្ចូលភ្លើងលើស និងការហូរលើសចំណុះ។ការរំលោភលើកំដៅ: បណ្តាលមកពីការឡើងកំដៅដែលបណ្តាលមកពីការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពមិនត្រឹមត្រូវ។

វិធីសាស្រ្តបង្កហេតុទាំងបីនេះគឺទាក់ទងគ្នាទៅវិញទៅមក។ការរំលោភបំពានមេកានិកជាទូទៅនឹងបណ្តាលឱ្យខូចទ្រង់ទ្រាយឬដាច់នៃ diaphragm ថ្មដែលបណ្តាលឱ្យមានទំនាក់ទំនងផ្ទាល់រវាងបង្គោលវិជ្ជមាននិងអវិជ្ជមាននៃថ្មនិងសៀគ្វីខ្លីដែលបណ្តាលឱ្យមានការរំលោភបំពានអគ្គិសនី។ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការរំលោភបំពានចរន្តអគ្គិសនី ការបង្កើតកំដៅដូចជាកំដៅ Joule កើនឡើង បណ្តាលឱ្យសីតុណ្ហភាពថ្មកើនឡើង ដែលវិវត្តទៅជាការបំពានកំដៅ បង្កឱ្យមានប្រតិកម្មផ្នែកខាងបង្កើតកំដៅនៃប្រភេទខ្សែសង្វាក់នៅក្នុងថ្ម ហើយទីបំផុតនាំឱ្យមានការកើតឡើង។ នៃការរត់ចេញពីថ្ម។
ការរត់ឡើងកំដៅរបស់ថ្មគឺបណ្តាលមកពីការពិតដែលថា អត្រានៃការបង្កើតកំដៅរបស់ថ្មគឺខ្ពស់ជាងអត្រានៃការរលាយកំដៅ ហើយកំដៅត្រូវបានប្រមូលផ្តុំក្នុងបរិមាណច្រើន ប៉ុន្តែមិនរលាយទាន់ពេល។សរុបមក "ការរត់ចេញដោយកំដៅ" គឺជាដំណើរការវដ្តនៃការបញ្ចេញមតិថាមពលវិជ្ជមាន៖ ការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពនឹងធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធក្តៅ ហើយសីតុណ្ហភាពនឹងកើនឡើងបន្ទាប់ពីប្រព័ន្ធក្តៅ ដែលនឹងធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធកាន់តែក្តៅ។
ដំណើរការនៃការបញ្ចេញកំដៅ៖ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពខាងក្នុងរបស់ថ្មកើនឡើង ខ្សែភាពយន្ត SEI នៅលើផ្ទៃនៃខ្សែភាពយន្ត SEI រលាយនៅក្រោមសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ លីចូមអ៊ីយ៉ុងដែលបង្កប់ក្នុងក្រាហ្វិចនឹងមានប្រតិកម្មជាមួយនឹងអេឡិចត្រូលីត និងសារធាតុចង ដែលជំរុញឱ្យសីតុណ្ហភាពថ្មកើនឡើង។ ដល់ 150 ℃ ហើយប្រតិកម្មហឹង្សាថ្មីនឹងកើតឡើងនៅសីតុណ្ហភាពនេះ។នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពថ្មឡើងដល់លើសពី 200 ℃ សម្ភារៈ cathode រលួយ បញ្ចេញកំដៅ និងឧស្ម័នយ៉ាងច្រើន ហើយថ្មចាប់ផ្តើមឡើងប៉ោង ហើយបន្តកំដៅឡើង។អាណូតដែលបង្កប់ដោយលីចូមចាប់ផ្តើមមានប្រតិកម្មជាមួយអេឡិចត្រូលីតនៅសីតុណ្ហភាព 250-350 ℃។សារធាតុ cathode ដែលត្រូវបានចោទប្រកាន់ចាប់ផ្តើមមានប្រតិកម្មរលួយយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរ ហើយអេឡិចត្រូលីតទទួលរងនូវប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្មយ៉ាងខ្លាំងក្លា បញ្ចេញកំដៅមួយចំនួនធំ បង្កើតសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងឧស្ម័នមួយចំនួនធំ ដែលបណ្តាលឱ្យឆេះ និងផ្ទុះថ្ម។
បញ្ហានៃទឹកភ្លៀងលីចូម dendrite កំឡុងពេលផ្ទុកលើសទម្ងន់៖ បន្ទាប់ពីថ្មលីចូម cobalate ត្រូវបានសាកពេញ បរិមាណលីចូមអ៊ីយ៉ុងដ៏ច្រើននៅតែមាននៅក្នុងអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន។នោះមានន័យថា cathode មិនអាចផ្ទុកអ៊ីយ៉ុងលីចូមបន្ថែមទៀតដែលភ្ជាប់ទៅនឹង cathode នោះទេប៉ុន្តែនៅក្នុងស្ថានភាពដែលលើសចំណុះ អ៊ីយ៉ុងលីចូមលើសនៅលើ cathode នឹងនៅតែហែលទៅ cathode ។ដោយសារតែពួកវាមិនអាចផ្ទុកបានពេញលេញ លីចូមលោហៈនឹងបង្កើតនៅលើ cathode ។ដោយសារលីចូមលោហៈនេះគឺជាគ្រីស្តាល់ dendritic វាត្រូវបានគេហៅថា dendrite ។ប្រសិនបើ dendrite វែងពេក វាងាយស្រួលក្នុងការទម្លុះ diaphragm ដែលបណ្តាលឱ្យមានសៀគ្វីខ្លីខាងក្នុង។ដោយសារសមាសធាតុសំខាន់នៃអេឡិចត្រូលីតគឺកាបូណាត ចំណុចបញ្ឆេះ និងចំណុចរំពុះរបស់វាទាប ដូច្នេះវានឹងឆេះ ឬផ្ទុះនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។

ប្រសិនបើវាជាថ្មលីចូមប៉ូលីម៊ូម អេឡិចត្រូលីតគឺខូឡូអ៊ីដ ដែលងាយនឹងឆេះខ្លាំងជាង។ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រព្យាយាមជំនួសសម្ភារៈ cathode ដែលមានសុវត្ថិភាពជាងមុន។សម្ភារៈនៃថ្ម lithium manganate មានគុណសម្បត្តិជាក់លាក់។វាអាចធានាថា អ៊ីយ៉ុងលីចូមនៃអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានអាចត្រូវបានបង្កប់ទាំងស្រុងទៅក្នុងរន្ធកាបូននៃអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានក្រោមស្ថានភាពនៃការសាកពេញ ជំនួសឱ្យការមានសំណល់ជាក់លាក់នៅក្នុងអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានដូចជាលីចូម cobalate ដែលក្នុងកម្រិតខ្លះជៀសវាងការបង្កើត dendrites ។រចនាសម្ព័ន្ធស្ថេរភាពនៃលីចូមម៉ង់ហ្គាណែតធ្វើឱ្យដំណើរការអុកស៊ីតកម្មរបស់វាទាបជាងលីចូម cobalate ។ទោះបីជាមានសៀគ្វីខ្លីខាងក្រៅ (ជាជាងសៀគ្វីខ្លីខាងក្នុង) វាអាចជៀសវាងការឆេះ និងការផ្ទុះដែលបណ្តាលមកពីទឹកភ្លៀងលោហៈលីចូម។ផូស្វ័រដែកលីចូមមានស្ថេរភាពកំដៅខ្ពស់និងសមត្ថភាពកត់សុីទាបនៃអេឡិចត្រូលីតដូច្នេះវាមានសុវត្ថិភាពខ្ពស់។
ការបន្ថយភាពចាស់នៃថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានបង្ហាញដោយការបន្ថយសមត្ថភាព និងការកើនឡើងនៃភាពធន់ទ្រាំខាងក្នុង ហើយយន្តការកាត់បន្ថយភាពចាស់ខាងក្នុងរបស់វារួមមានការបាត់បង់សារធាតុសកម្មវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមាន និងការបាត់បង់នៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមដែលមាន។នៅពេលដែលសម្ភារៈ cathode មានអាយុ និងរលួយ ហើយសមត្ថភាពរបស់ cathode មិនគ្រប់គ្រាន់ ហានិភ័យនៃការវិវត្តន៍នៃ lithium ពី cathode ទំនងជាកើតឡើង។នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការបញ្ចេញលើសពីនេះ សក្តានុពលនៃ cathode ទៅលីចូមនឹងកើនឡើងដល់លើសពី 3V ដែលខ្ពស់ជាងសក្តានុពលនៃការរលាយនៃទង់ដែង ដែលបណ្តាលឱ្យមានការរំលាយអ្នកប្រមូលទង់ដែង។អ៊ីយ៉ុងទង់ដែងដែលរលាយនឹង precipitate នៅលើផ្ទៃ cathode និងបង្កើត dendrites ទង់ដែង។dendrites ស្ពាន់នឹងឆ្លងកាត់ diaphragm ដែលបណ្តាលឱ្យសៀគ្វីខ្លីខាងក្នុងដែលប៉ះពាល់យ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដល់ដំណើរការសុវត្ថិភាពនៃថ្ម។
លើសពីនេះ ភាពធន់នឹងបន្ទុកលើសនៃថ្មចាស់នឹងថយចុះក្នុងកម្រិតជាក់លាក់មួយ ជាចម្បងដោយសារតែការកើនឡើងនៃភាពធន់ខាងក្នុង និងការថយចុះនៃសារធាតុសកម្មវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមាន ដែលបណ្តាលឱ្យមានការកើនឡើងនៃកំដៅ joule កំឡុងពេលដំណើរការលើសថ្ម។នៅក្រោមការសាកថ្មតិចជាងមុន ប្រតិកម្មចំហៀងអាចនឹងត្រូវបានកេះ ដែលបណ្តាលឱ្យថ្មអស់កម្ដៅ។នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃស្ថេរភាពកំដៅការវិវត្តនៃលីចូមពី cathode នឹងនាំឱ្យមានការថយចុះយ៉ាងខ្លាំងនៃស្ថេរភាពកំដៅនៃថ្ម។
នៅក្នុងពាក្យមួយ ការអនុវត្តសុវត្ថិភាពនៃថ្មដែលមានវ័យចំណាស់នឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង ដែលនឹងធ្វើឱ្យមានគ្រោះថ្នាក់យ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដល់សុវត្ថិភាពនៃថ្ម។ដំណោះស្រាយទូទៅបំផុតគឺត្រូវបំពាក់ប្រព័ន្ធផ្ទុកថាមពលថ្មជាមួយនឹងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងថ្ម (BMS)។ឧទាហរណ៍ អាគុយ 8000 18650 ដែលប្រើក្នុង Tesla Model S អាចដឹងពីការត្រួតពិនិត្យពេលវេលាជាក់ស្តែងនៃប៉ារ៉ាម៉ែត្ររូបវន្តផ្សេងៗនៃថ្ម វាយតម្លៃស្ថានភាពនៃការប្រើប្រាស់ថ្ម និងធ្វើការវិនិច្ឆ័យតាមអ៊ីនធឺណិត និងការព្រមានជាមុនតាមរយៈប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងថ្មរបស់វា។ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ វាក៏អាចអនុវត្តការគ្រប់គ្រងការបញ្ចោញ និងការសាកមុន ការគ្រប់គ្រងតុល្យភាពថ្ម និងការគ្រប់គ្រងកម្ដៅ។