নিকেল-কোবাল্ট-ম্যাঙ্গানিজ টারনারি উপাদান বর্তমান পাওয়ার ব্যাটারির অন্যতম প্রধান উপকরণ। ক্যাথোড উপাদানের জন্য তিনটি উপাদানের আলাদা অর্থ রয়েছে, যার মধ্যে নিকেল উপাদানটি ব্যাটারির ক্ষমতা উন্নত করা। নিকেল বিষয়বস্তু যত বেশি, উপাদান নির্দিষ্ট ক্ষমতা তত বেশি। NCM811 এর 200mAh/g এর একটি নির্দিষ্ট ক্ষমতা এবং প্রায় 3.8V এর একটি ডিসচার্জ প্ল্যাটফর্ম রয়েছে, যা একটি উচ্চ শক্তির ঘনত্বের ব্যাটারিতে তৈরি করা যেতে পারে। যাইহোক, NCM811 ব্যাটারির সমস্যা হল দুর্বল নিরাপত্তা এবং দ্রুত সাইকেল লাইফ ক্ষয়। এর চক্র জীবন এবং নিরাপত্তা প্রভাবিত কারণ কি? এই সমস্যার সমাধান কিভাবে? নিম্নলিখিত একটি গভীর বিশ্লেষণ:

NCM811 বোতাম ব্যাটারি (NCM811/Li) এবং নমনীয় প্যাক ব্যাটারি (NCM811/ গ্রাফাইট) তৈরি করা হয়েছিল, এবং এর গ্রাম ক্ষমতা এবং সম্পূর্ণ ব্যাটারির ক্ষমতা যথাক্রমে পরীক্ষা করা হয়েছিল। সফট-প্যাক ব্যাটারি একক ফ্যাক্টর পরীক্ষার জন্য চারটি গ্রুপে বিভক্ত ছিল। প্যারামিটার ভেরিয়েবলটি ছিল কাট-অফ ভোল্টেজ, যা যথাক্রমে 4.1V, 4.2V, 4.3V এবং 4.4V ছিল। প্রথমে, ব্যাটারিটি 0.05c তে দুবার এবং তারপর 0.2C 30℃ এ সাইকেল চালানো হয়েছিল। 200 চক্রের পরে, নরম প্যাক ব্যাটারি চক্র বক্ররেখা নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে:

এটি চিত্র থেকে দেখা যায় যে উচ্চ কাট-অফ ভোল্টেজের শর্তে, জীবন্ত পদার্থ এবং ব্যাটারির গ্রাম ক্ষমতা উভয়ই বেশি, তবে ব্যাটারি এবং উপাদানের গ্রাম ক্ষমতাও দ্রুত ক্ষয় হয়। বিপরীতে, কম কাট-অফ ভোল্টেজগুলিতে (4.2V এর নীচে), ব্যাটারির ক্ষমতা ধীরে ধীরে হ্রাস পায় এবং চক্রের আয়ু দীর্ঘ হয়।

এই পরীক্ষায়, পরজীবী প্রতিক্রিয়াটি আইসোথার্মাল ক্যালোরিমেট্রি দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়েছিল এবং সাইক্লিং প্রক্রিয়া চলাকালীন ক্যাথোড পদার্থের গঠন এবং রূপবিদ্যার অবক্ষয় XRD এবং SEM দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়েছিল। উপসংহার নিম্নরূপ:

ছবিটি

প্রথমত, কাঠামোগত পরিবর্তন ব্যাটারি চক্রের আয়ু হ্রাসের প্রধান কারণ নয়

XRD এবং SEM-এর ফলাফলগুলি দেখায় যে 4.1c এ 4.2 চক্রের পরে 4.3V, 4.4V, 200V এবং 0.2V এর ইলেক্ট্রোড এবং কাট-অফ ভোল্টেজ সহ ব্যাটারির কণা আকারবিদ্যা এবং পারমাণবিক কাঠামোতে কোনও স্পষ্ট পার্থক্য ছিল না। অতএব, চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের সময় জীবিত পদার্থের দ্রুত কাঠামোগত পরিবর্তন ব্যাটারি চক্রের আয়ু হ্রাসের প্রধান কারণ নয়। পরিবর্তে, ইলেক্ট্রোলাইট এবং ডেলিথিয়াম অবস্থায় জীবিত পদার্থের অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল কণার মধ্যে ইন্টারফেসে পরজীবী প্রতিক্রিয়া 4.2V উচ্চ ভোল্টেজ চক্রে ব্যাটারির আয়ু হ্রাসের প্রধান কারণ।

(1) SEM

ছবিটি

ছবিটি

A1 এবং A2 হল প্রচলন ছাড়াই ব্যাটারির SEM চিত্র। B~E হল 200C অবস্থার অধীনে 0.5সাইকেলের পর ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড জীবন্ত উপাদানের SEM চিত্র এবং যথাক্রমে 4.1V/4.2V/4.3V/4.4V চার্জিং কাট-অফ ভোল্টেজ। বাম দিকে ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ ইমেজ কম ম্যাগনিফিকেশনের অধীনে এবং ডান দিকে ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ ইমেজ হাই ম্যাগনিফিকেশনের অধীনে। উপরের চিত্র থেকে দেখা যায়, সঞ্চালনশীল ব্যাটারি এবং নন-সঞ্চালনশীল ব্যাটারির মধ্যে কণার আকারবিদ্যা এবং ভাঙ্গনের ডিগ্রির মধ্যে কোন উল্লেখযোগ্য পার্থক্য নেই।

(2) XRD ছবি

উপরের চিত্র থেকে দেখা যায়, আকৃতি এবং অবস্থানে পাঁচটি শিখরের মধ্যে কোন সুস্পষ্ট পার্থক্য নেই।

(3) জালি পরামিতি পরিবর্তন

ছবিটি

টেবিল থেকে দেখা যেতে পারে, নিম্নলিখিত পয়েন্ট:

1. আনসাইকেলড পোলার প্লেটের জালির ধ্রুবকগুলি NCM811 লাইভ পাউডারগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। যখন চক্র কাটঅফ ভোল্টেজ 4.1V হয়, তখন জালির ধ্রুবকটি আগের দুটি থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে আলাদা হয় না এবং C অক্ষ সামান্য বৃদ্ধি পায়। 4.2V, 4.3V এবং 4.4V সহ C-অক্ষের জালির ধ্রুবকগুলি 4.1V (0.004 angms) থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে আলাদা নয়, যখন A-অক্ষের ডেটা বেশ আলাদা।

2. পাঁচটি গ্রুপে Ni বিষয়বস্তুতে কোনো উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন হয়নি।

3. 4.1° এ 44.5V এর একটি সঞ্চালন ভোল্টেজ সহ পোলার প্লেটগুলি বড় FWHM প্রদর্শন করে, অন্য নিয়ন্ত্রণ গ্রুপগুলি একই রকম FWHM প্রদর্শন করে।

ব্যাটারির চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়ায়, সি অক্ষের একটি বড় সংকোচন এবং প্রসারণ রয়েছে। উচ্চ ভোল্টেজে ব্যাটারি চক্রের আয়ু হ্রাস জীবিত পদার্থের কাঠামোর পরিবর্তনের কারণে নয়। অতএব, উপরের তিনটি পয়েন্ট যাচাই করে যে কাঠামোগত পরিবর্তন ব্যাটারি চক্রের আয়ু হ্রাসের প্রধান কারণ নয়।

ছবিটি

দ্বিতীয়ত, NCM811 ব্যাটারির চক্র জীবন ব্যাটারিতে পরজীবী প্রতিক্রিয়ার সাথে সম্পর্কিত

NCM811 এবং গ্রাফাইট বিভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে নমনীয় প্যাক কোষে তৈরি করা হয়। বিপরীতে, দুটি গ্রুপের ইলেক্ট্রোলাইটে যথাক্রমে 2% VC এবং PES211 যোগ করা হয়েছিল এবং দুটি গ্রুপের ক্ষমতা রক্ষণাবেক্ষণের হার ব্যাটারি চক্রের পরে একটি দুর্দান্ত পার্থক্য দেখিয়েছে।

ছবিটি

উপরের চিত্র অনুসারে, যখন 2% VC সহ ব্যাটারির কাট-অফ ভোল্টেজ 4.1V, 4.2V, 4.3V এবং 4.4V হয়, তখন 70 চক্রের পরে ব্যাটারির ক্ষমতা রক্ষণাবেক্ষণের হার হয় 98%, 98%, 91 % এবং 88%, যথাক্রমে। মাত্র 40টি চক্রের পরে, যুক্ত করা PES211 সহ ব্যাটারির ক্ষমতা রক্ষণাবেক্ষণের হার 91%, 82%, 82%, 74% এ কমে গেছে। গুরুত্বপূর্ণভাবে, পূর্ববর্তী পরীক্ষাগুলিতে, PES424-এর সাথে NCM111/ গ্রাফাইট এবং NCM211/ গ্রাফাইট সিস্টেমের ব্যাটারি চক্রের জীবন 2% VC-এর চেয়ে ভাল ছিল। এটি এই ধারণার দিকে পরিচালিত করে যে ইলেক্ট্রোলাইট সংযোজনগুলি উচ্চ-নিকেল সিস্টেমে ব্যাটারির জীবনের উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে।

উপরের তথ্যগুলি থেকে এটিও দেখা যায় যে উচ্চ ভোল্টেজের অধীনে চক্রের জীবন কম ভোল্টেজের তুলনায় অনেক খারাপ। মেরুকরণ, △V এবং চক্রের ফিটিং ফাংশনের মাধ্যমে, নিম্নলিখিত চিত্রটি পাওয়া যেতে পারে:

ছবিটি

এটা দেখা যায় যে কম কাট-অফ ভোল্টেজে সাইকেল চালানোর সময় ব্যাটারি △V ছোট হয়, কিন্তু যখন ভোল্টেজ 4.3V-এর উপরে ওঠে, △V তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায় এবং ব্যাটারির মেরুকরণ বৃদ্ধি পায়, যা ব্যাটারির আয়ুকে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত করে। চিত্র থেকে এটিও দেখা যায় যে VC এবং PES211-এর △V পরিবর্তনের হার ভিন্ন, যা আরও যাচাই করে যে বিভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইট সংযোজনগুলির সাথে ব্যাটারি মেরুকরণের ডিগ্রি এবং গতি ভিন্ন।

আইসোথার্মাল মাইক্রোক্যালোরিমেট্রি ব্যাটারির পরজীবী প্রতিক্রিয়া সম্ভাব্যতা বিশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। মেরুকরণ, এনট্রপি এবং পরজীবী তাপ প্রবাহের মতো পরামিতিগুলি rSOC-এর সাথে কার্যকরী সম্পর্ক তৈরি করতে নিষ্কাশন করা হয়েছিল, যেমনটি নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে:

ছবিটি

4.2V এর উপরে, পরজীবী তাপ প্রবাহ হঠাৎ করে বৃদ্ধি পেতে দেখা যায়, কারণ উচ্চ ভোল্টেজে ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে উচ্চ ডেলিথিয়াম অ্যানোড পৃষ্ঠটি সহজে বিক্রিয়া করে। এটি আরও ব্যাখ্যা করে কেন চার্জ এবং ডিসচার্জ ভোল্টেজ যত বেশি হবে, ব্যাটারি রক্ষণাবেক্ষণের হার তত দ্রুত হ্রাস পাবে।

ছবিটি

iii. NCM811 এর দুর্বল নিরাপত্তা আছে

পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা বৃদ্ধির শর্তে, ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে চার্জিং অবস্থায় NCM811 এর প্রতিক্রিয়া কার্যকলাপ NCM111 এর চেয়ে অনেক বেশি। অতএব, ব্যাটারি উৎপাদন NCM811 ব্যবহার জাতীয় বাধ্যতামূলক শংসাপত্র পাস করা কঠিন।

ছবিটি

চিত্রটি 811℃ এবং 111℃ এর মধ্যে NCM70 এবং NCM350-এর স্ব-গরম হারের একটি গ্রাফ। চিত্রটি দেখায় যে NCM811 প্রায় 105℃ এ গরম হতে শুরু করে, যখন NCM111 200℃ পর্যন্ত না। 811℃ থেকে NCM1-এর হিটিং রেট 200℃/মিনিট, যখন NCM111-এর হিটিং রেট 0.05℃/মিনিট, যার মানে হল যে NCM811/ গ্রাফাইট সিস্টেম বাধ্যতামূলক নিরাপত্তা শংসাপত্র প্রাপ্ত করা কঠিন।

উচ্চ নিকেল জীবন্ত পদার্থ ভবিষ্যতে উচ্চ শক্তি ঘনত্ব ব্যাটারির প্রধান উপাদান হতে বাধ্য। কিভাবে NCM811 ব্যাটারি জীবন দ্রুত ক্ষয় সমস্যা সমাধান? প্রথমত, এনসিএম 811 এর কণা পৃষ্ঠটি এর কার্যকারিতা উন্নত করতে সংশোধন করা হয়েছিল। দ্বিতীয়টি হল ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করা যা দুটির পরজীবী প্রতিক্রিয়া কমাতে পারে, যাতে এর চক্রের জীবন এবং নিরাপত্তা উন্নত করা যায়। ছবিটি

QR কোড সনাক্ত করতে দীর্ঘক্ষণ টিপুন, লিথিয়াম π যোগ করুন!

শেয়ার করতে স্বাগতম!