យោងទៅតាមតម្រូវការរបស់មិត្តភ័ក្តិក្នុងក្រុម សូមនិយាយអំពីការយល់ដឹងអំពីការសាកថ្មលឿន Lithium៖

រូបភាព

ប្រើដ្យាក្រាមនេះដើម្បីបង្ហាញពីដំណើរការនៃការសាកថ្ម។ abscissa គឺជាពេលវេលាហើយ ordinate គឺវ៉ុល។ នៅដំណាក់កាលនៃការសាកថ្មដំបូងរបស់ថ្មលីចូម នឹងមានដំណើរការមុនការសាកចរន្តតូចមួយ ពោលគឺ CC pre-charge ដែលមានគោលបំណងធ្វើឱ្យវត្ថុធាតុ anode និង cathode មានស្ថេរភាព។ បន្ទាប់​មក​ថ្ម​អាច​ត្រូវ​បាន​កែ​តម្រូវ​ឱ្យ​សាក​ជាមួយ​ចរន្ត​ខ្ពស់​គឺ CC Fast Charge បន្ទាប់​ពី​ថ្ម​មាន​លំនឹង។ ទីបំផុតវាចូលទៅក្នុងរបៀបសាកថ្មតង់ស្យុងថេរ (CV)។ សម្រាប់ថ្មលីចូម ប្រព័ន្ធចាប់ផ្តើមរបៀបសាកថ្មតាមតង់ស្យុងថេរ នៅពេលដែលវ៉ុលឡើងដល់ 4.2V ហើយចរន្តសាកនឹងថយចុះបន្តិចម្តងៗ រហូតដល់ការសាកថ្មចប់នៅពេលដែលវ៉ុលទាបជាងតម្លៃជាក់លាក់មួយ។

ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការទាំងមូលមានចរន្តសាកស្តង់ដារខុសៗគ្នាសម្រាប់ថ្មផ្សេងៗគ្នា។ ឧទាហរណ៍ សម្រាប់ផលិតផល 3C ចរន្តសាកស្តង់ដារជាទូទៅគឺ 0.1C-0.5C ខណៈពេលដែលសម្រាប់ថ្មដែលមានថាមពលខ្ពស់ ការសាកស្តង់ដារជាទូទៅគឺ 1C។ ចរន្តសាកថ្មទាបក៏ត្រូវបានពិចារណាផងដែរសម្រាប់សុវត្ថិភាពនៃថ្ម។ ដូច្នេះនិយាយនៅពេលធម្មតា ការសាកថ្មលឿន វាគឺដើម្បីចង្អុលទៅច្រើនដងខ្ពស់ជាងចរន្តសាកស្តង់ដារទៅដប់ដង។

អ្នក​ខ្លះ​និយាយ​ថា​ការ​សាក​ថ្ម​លីចូម​គឺ​ដូច​ជា​ចាក់​ស្រាបៀរ​លឿន ហើយ​ចាក់​ស្រាបៀរ​លឿន​តែ​មាន​ពពុះ​ច្រើន។ វាយឺត វាយឺត ប៉ុន្តែស្រាបៀរច្រើន វារឹង។ ការ​សាក​ថ្ម​លឿន​មិន​ត្រឹម​តែ​ជួយ​សន្សំ​សំចៃ​ពេល​សាក​ថ្ម​ប៉ុណ្ណោះ​ទេ ថែម​ទាំង​បំផ្លាញ​ថ្ម​ខ្លួន​ឯង​ទៀត​ផង។ ដោយសារតែបាតុភូតប៉ូលលីសនៅក្នុងថ្ម ចរន្តសាកអតិបរមាដែលវាអាចទទួលយកបាននឹងថយចុះជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃការសាកថ្ម និងវដ្តនៃការឆក់។ នៅពេលដែលការបញ្ចូលថ្មឥតឈប់ឈរ និងចរន្តសាកធំ កំហាប់អ៊ីយ៉ុងនៅអេឡិចត្រូតកើនឡើង ហើយបន្ទាត់រាងប៉ូលកាន់តែខ្លាំង ហើយវ៉ុលស្ថានីយថ្មមិនអាចឆ្លើយតបដោយផ្ទាល់ទៅនឹងបន្ទុក/ថាមពលក្នុងសមាមាត្រលីនេអ៊ែរទេ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះដែរ ការសាកថ្មបច្ចុប្បន្នខ្ពស់ ការកើនឡើងនៃភាពធន់ខាងក្នុងនឹងនាំឱ្យមានឥទ្ធិពលកំដៅ Joule កាន់តែខ្លាំង (Q=I2Rt) ដែលនាំមកនូវប្រតិកម្មចំហៀង ដូចជាប្រតិកម្ម decomposition នៃអេឡិចត្រូលីត ការផលិតឧស្ម័ន និងបញ្ហាជាបន្តបន្ទាប់ កត្តាហានិភ័យ។ កើនឡើងភ្លាមៗ ប៉ះពាល់ដល់សុវត្ថិភាពថ្ម អាយុកាលរបស់ថ្មដែលមិនប្រើថាមពលនឹងខ្លីខ្លាំង។

01

សម្ភារៈ anode

ដំណើរការសាកថ្មលឿននៃថ្មលីចូមគឺជាការផ្ទេរ និងបញ្ចូល Li+ យ៉ាងលឿននៅក្នុងសម្ភារៈ anode ។ ទំហំភាគល្អិតនៃសម្ភារៈ cathode អាចប៉ះពាល់ដល់ពេលវេលាឆ្លើយតប និងផ្លូវនៃការសាយភាយនៃអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងដំណើរការអេឡិចត្រូគីមីនៃថ្ម។ យោងតាមការសិក្សាមេគុណនៃការសាយភាយនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមកើនឡើងជាមួយនឹងការថយចុះនៃទំហំគ្រាប់ធញ្ញជាតិនៃសម្ភារៈ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយជាមួយនឹងការថយចុះនៃទំហំភាគល្អិតនៃសម្ភារៈនឹងមានការប្រមូលផ្តុំយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរនៃភាគល្អិតក្នុងការផលិត pulping ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបែកខ្ញែកមិនស្មើគ្នា។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានោះ nanoparticles នឹងកាត់បន្ថយដង់ស៊ីតេបង្រួមនៃសន្លឹកអេឡិចត្រូត និងបង្កើនតំបន់ទំនាក់ទំនងជាមួយអេឡិចត្រូលីតក្នុងដំណើរការនៃបន្ទុក និងការបញ្ចេញប្រតិកម្មចំហៀង ដែលប៉ះពាល់ដល់ដំណើរការរបស់ថ្ម។

វិធីសាស្រ្តដែលអាចទុកចិត្តបានជាងនេះគឺដើម្បីកែប្រែសម្ភារៈអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានដោយថ្នាំកូត។ ឧទាហរណ៍ ចរន្តនៃ LFP ខ្លួនវាមិនសូវល្អទេ។ ការស្រោបផ្ទៃរបស់ LFP ជាមួយនឹងសម្ភារៈកាបូន ឬវត្ថុធាតុផ្សេងទៀតអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវចរន្តរបស់វា ដែលអំណោយផលដល់ការធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវដំណើរការសាកថ្មលឿន។

02

សមា្ភារៈ Anode

ការសាកថ្មលឿននៃថ្មលីចូមមានន័យថា អ៊ីយ៉ុងលីចូមអាចចេញមកបានយ៉ាងលឿន ហើយ “ហែល” ទៅកាន់អេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន ដែលទាមទារសម្ភារៈ cathode ដើម្បីមានសមត្ថភាពបញ្ចូលថ្មលីចូមបានលឿន។ សមា្ភារៈ anode ដែលប្រើសម្រាប់ការបញ្ចូលថ្មយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃថ្មលីចូមរួមមានសម្ភារៈកាបូនលីចូមទីតានតនិងសម្ភារៈថ្មីមួយចំនួនទៀត។

សម្រាប់សមា្ភារៈកាបូន លីចូមអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងក្រាហ្វិចក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការសាកថ្មធម្មតា ពីព្រោះសក្តានុពលនៃការបង្កប់លីចូមគឺស្រដៀងគ្នាទៅនឹងទឹកភ្លៀងលីចូម។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការសាកថ្មលឿន ឬសីតុណ្ហភាពទាប អ៊ីយ៉ុងលីចូមអាចជ្រាបទឹកលើផ្ទៃ ហើយបង្កើតជាឌីនទ្រីតលីចូម។ នៅពេលដែល dendrite lithium punctured SEI ការបាត់បង់បន្ទាប់បន្សំ Li+ ត្រូវបានបង្កឡើង ហើយសមត្ថភាពថ្មត្រូវបានកាត់បន្ថយ។ នៅពេលដែលលោហធាតុលីចូមឈានដល់កម្រិតជាក់លាក់មួយ វានឹងកើនឡើងពីអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានទៅដ្យាក្រាម ដែលបណ្តាលឱ្យមានហានិភ័យនៃសៀគ្វីខ្លីនៃថ្ម។

សម្រាប់ LTO វាជាកម្មសិទ្ធិរបស់សម្ភារៈ anode ដែលមានអុកស៊ីហ្សែន “zero strain” ដែលមិនផលិត SEI កំឡុងពេលប្រតិបត្តិការថ្ម ហើយមានសមត្ថភាពចងកាន់តែរឹងមាំជាមួយ lithium ion ដែលអាចបំពេញតម្រូវការនៃការសាកថ្មលឿន និងបញ្ចេញ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ដោយសារតែ SEI មិនអាចបង្កើតបាន សម្ភារៈ anode នឹងទាក់ទងដោយផ្ទាល់ជាមួយ electrolyte ដែលជំរុញឱ្យមានការកើតឡើងនៃប្រតិកម្មចំហៀង។ បញ្ហានៃការបង្កើតឧស្ម័នពីថ្ម LTO មិនអាចដោះស្រាយបានទេ ហើយអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយដោយការកែប្រែផ្ទៃប៉ុណ្ណោះ។

03

អេឡិចត្រូតរាវ

ដូចដែលបានរៀបរាប់ខាងលើនៅក្នុងដំណើរការនៃការសាកថ្មលឿនដោយសារតែភាពមិនស៊ីសង្វាក់គ្នានៃអត្រាផ្លាស់ប្តូរអ៊ីយ៉ុងលីចូមនិងអត្រាផ្ទេរអេឡិចត្រុងនោះថ្មនឹងមានប៉ូលធំ។ ដូច្នេះ ដើម្បីកាត់បន្ថយប្រតិកម្មអវិជ្ជមានដែលបង្កឡើងដោយប៉ូលាថ្ម ចំណុចទាំងបីខាងក្រោមគឺត្រូវការជាចាំបាច់ក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍អេឡិចត្រូលីត៖ 1, អំបិលអេឡិចត្រូលីត dissociation ខ្ពស់; 2, សមាសធាតុសារធាតុរំលាយ – viscosity ទាប; 3, ការគ្រប់គ្រងចំណុចប្រទាក់ – ឧបសគ្គភ្នាសទាប។

04

ទំនាក់ទំនងរវាងបច្ចេកវិទ្យាផលិតកម្ម និងការបំពេញរហ័ស

ពីមុន តម្រូវការ និងឥទ្ធិពលនៃការបំពេញលឿនត្រូវបានវិភាគពីវត្ថុធាតុសំខាន់ៗចំនួនបីដូចជា សម្ភារៈអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមាន និងវត្ថុរាវអេឡិចត្រូត។ ខាងក្រោមនេះគឺជាការរចនាដំណើរការដែលមានឥទ្ធិពលខ្លាំង។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្របច្ចេកវិជ្ជានៃការផលិតថ្មប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើភាពធន់នៃការផ្លាស់ប្តូរនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមនៅក្នុងផ្នែកនីមួយៗនៃថ្មមុន និងក្រោយពេលធ្វើឱ្យថ្មសកម្ម ដូច្នេះប៉ារ៉ាម៉ែត្របច្ចេកវិទ្យានៃការរៀបចំថ្មមានឥទ្ធិពលយ៉ាងសំខាន់លើដំណើរការនៃថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង។

(1) ទឹករំអិល

សម្រាប់លក្ខណៈសម្បត្តិនៃ slurry, នៅលើដៃមួយ, វាគឺជាការចាំបាច់ដើម្បីរក្សាភ្នាក់ងារ conductive ចែកចាយរាបស្មើ។ ដោយសារតែសារធាតុ conductive ត្រូវបានចែកចាយស្មើៗគ្នាក្នុងចំណោមភាគល្អិតនៃសារធាតុសកម្ម បណ្តាញ conductive ឯកសណ្ឋានបន្ថែមទៀតអាចត្រូវបានបង្កើតឡើងរវាងសារធាតុសកម្ម និងសារធាតុសកម្ម និងសារធាតុរាវប្រមូល ដែលមានមុខងារប្រមូលចរន្តមីក្រូ កាត់បន្ថយភាពធន់នៃទំនាក់ទំនង។ និងអាចធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវអត្រាចលនារបស់អេឡិចត្រុង។ ម៉្យាងវិញទៀតគឺដើម្បីការពារការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយហួសហេតុនៃសារធាតុ conductive ។ នៅក្នុងដំណើរការនៃការសាកថ្ម និងការបញ្ចោញ រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់នៃសារធាតុ anode និង cathode នឹងផ្លាស់ប្តូរ ដែលអាចបណ្តាលឱ្យរបកចេញនៃ conductive agent បង្កើនភាពធន់ខាងក្នុងរបស់ថ្ម និងប៉ះពាល់ដល់ដំណើរការ។

(2) ដង់ស៊ីតេផ្នែកខ្លាំង

តាមទ្រឹស្តី អាគុយមេគុណ និងថ្មដែលមានសមត្ថភាពខ្ពស់មិនស៊ីគ្នាទេ។ នៅពេលដែលដង់ស៊ីតេប៉ូលនៃអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមានមានកម្រិតទាប ល្បឿននៃការសាយភាយនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមអាចត្រូវបានកើនឡើង ហើយភាពធន់នៃការផ្លាស់ប្តូរអ៊ីយ៉ុង និងអេឡិចត្រុងអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយ។ ដង់ស៊ីតេផ្ទៃកាន់តែទាប អេឡិចត្រូតកាន់តែស្តើង ហើយការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូតដែលបណ្តាលមកពីការបញ្ចូលជាបន្តបន្ទាប់ និងការបញ្ចេញសារធាតុលីចូមអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងបន្ទុក និងការហូរចេញក៏តូចជាងផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយប្រសិនបើដង់ស៊ីតេផ្ទៃទាបពេកនោះដង់ស៊ីតេថាមពលនៃថ្មនឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយហើយការចំណាយនឹងកើនឡើង។ ដូច្នេះដង់ស៊ីតេផ្ទៃគួរតែត្រូវបានពិចារណាយ៉ាងទូលំទូលាយ។ តួរលេខខាងក្រោមគឺជាឧទាហរណ៍នៃការសាកថ្មលីចូម cobalate នៅ 6C និងរំសាយនៅ 1C។

រូបភាព

(3) ភាពស្ថិតស្ថេរនៃថ្នាំកូតប៉ូឡា

ពីមុនមានមិត្តម្នាក់បានសួរថា តើភាពមិនស៊ីសង្វាក់នៃដង់ស៊ីតេផ្នែកខ្លាំងអាចប៉ះពាល់ដល់ថ្មដែរឬទេ? នៅទីនេះដោយវិធីនេះ សម្រាប់ដំណើរការសាកថ្មលឿន ចំនុចសំខាន់គឺភាពជាប់លាប់នៃបន្ទះ anode ។ ប្រសិនបើដង់ស៊ីតេផ្ទៃអវិជ្ជមានមិនស្មើគ្នានោះ porosity ខាងក្នុងនៃសម្ភារៈរស់នៅនឹងប្រែប្រួលយ៉ាងខ្លាំងបន្ទាប់ពីរមៀល។ ភាពខុសគ្នានៃ porosity នឹងនាំឱ្យមានភាពខុសគ្នានៃការចែកចាយចរន្តខាងក្នុងដែលនឹងប៉ះពាល់ដល់ការបង្កើត និងដំណើរការនៃ SEI នៅក្នុងដំណាក់កាលនៃការបង្កើតថ្ម ហើយទីបំផុតប៉ះពាល់ដល់ដំណើរការសាកថ្មលឿននៃថ្ម។

(4) ដង់ស៊ីតេបង្រួមនៃសន្លឹកបង្គោល

ហេតុអ្វីបានជាបង្គោលចាំបាច់ត្រូវបង្រួម? មួយគឺដើម្បីកែលម្អថាមពលជាក់លាក់នៃថ្ម មួយទៀតគឺដើម្បីកែលម្អដំណើរការរបស់ថ្ម។ ដង់ស៊ីតេបង្រួមល្អបំផុតប្រែប្រួលជាមួយនឹងសម្ភារៈអេឡិចត្រូត។ ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃដង់ស៊ីតេបង្រួម ភាព porosity នៃសន្លឹកអេឡិចត្រូតកាន់តែតូច ការតភ្ជាប់រវាងភាគល្អិតកាន់តែជិត និងកម្រាស់នៃសន្លឹកអេឡិចត្រូតកាន់តែតូចនៅក្រោមដង់ស៊ីតេនៃផ្ទៃដូចគ្នា ដូច្នេះផ្លូវធ្វើចំណាកស្រុកនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយ។ នៅពេលដែលដង់ស៊ីតេបង្រួមធំពេក ឥទ្ធិពលនៃការជ្រៀតចូលនៃអេឡិចត្រូលីតគឺមិនល្អទេ ដែលអាចបំផ្លាញរចនាសម្ព័ន្ធសម្ភារៈ និងការចែកចាយនៃសារធាតុ conductive ហើយបញ្ហារបុំនៅពេលក្រោយនឹងកើតឡើង។ ដូចគ្នានេះដែរ ថ្មលីចូម cobalate ត្រូវបានសាកនៅ 6C និងបញ្ចេញនៅ 1C ហើយឥទ្ធិពលនៃដង់ស៊ីតេបង្រួមលើសមត្ថភាពជាក់លាក់នៃការបញ្ចេញត្រូវបានបង្ហាញដូចខាងក្រោម:

រូបភាព

05

ការបង្កើតភាពចាស់និងអ្នកដទៃ

សម្រាប់ថ្មកាបូនអវិជ្ជមាន ការបង្កើត – ភាពចាស់គឺជាដំណើរការសំខាន់នៃថ្មលីចូម ដែលនឹងប៉ះពាល់ដល់គុណភាពនៃ SEI ។ កម្រាស់របស់ SEI មិនស្មើគ្នា ឬរចនាសម្ព័ន្ធមិនស្ថិតស្ថេរ ដែលនឹងប៉ះពាល់ដល់សមត្ថភាពសាកថ្មរហ័ស និងអាយុកាលនៃថ្ម។

បន្ថែមពីលើកត្តាសំខាន់ៗមួយចំនួនខាងលើ ការផលិតកោសិកា ការសាកថ្ម និងប្រព័ន្ធបញ្ចេញថាមពលនឹងមានឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងទៅលើដំណើរការនៃថ្មលីចូម។ ជាមួយនឹងការពន្យាពេលនៃសេវាកម្ម អត្រានៃការសាកថ្មគួរតែត្រូវបានកាត់បន្ថយក្នុងកម្រិតមធ្យម បើមិនដូច្នេះទេ បន្ទាត់រាងប៉ូលនឹងកាន់តែធ្ងន់ធ្ងរ។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ខ្លឹមសារនៃការសាកថ្មលឿន និងការបញ្ចោញថ្មលីចូមគឺថា អ៊ីយ៉ុងលីចូមអាចរំសាយបានយ៉ាងឆាប់រហ័សរវាងវត្ថុធាតុ anode និង cathode ។ លក្ខណៈសម្បត្តិនៃសម្ភារៈ ការរចនាដំណើរការ និងប្រព័ន្ធសាកថ្ម និងការបញ្ចេញថាមពលថ្ម សុទ្ធតែប៉ះពាល់ដល់ដំណើរការនៃចរន្តសាកថ្មខ្ពស់។ ស្ថេរភាពរចនាសម្ព័ន្ធនៃវត្ថុធាតុ anode និង anode គឺអំណោយផលដល់ដំណើរការ delithium យ៉ាងឆាប់រហ័សដោយមិនបណ្តាលឱ្យមានការដួលរលំនៃរចនាសម្ព័ន្ធ, អ៊ីយ៉ុងលីចូមនៅក្នុងអត្រានៃការសាយភាយសម្ភារៈគឺលឿនជាងមុន, ដើម្បីទប់ទល់នឹងការសាកចរន្តខ្ពស់។ ដោយសារតែភាពមិនស៊ីសង្វាក់គ្នារវាងល្បឿននៃការធ្វើចំណាកស្រុករបស់អ៊ីយ៉ុង និងអត្រាផ្ទេរអេឡិចត្រុង បន្ទាត់រាងប៉ូលនឹងកើតឡើងនៅក្នុងដំណើរការនៃការបញ្ចូលថ្ម និងការបញ្ចោញ ដូច្នេះប៉ូឡូរីសៀគួរតែត្រូវបានបង្រួមអប្បបរមាដើម្បីការពារទឹកភ្លៀងនៃលោហៈលីចូម និងកាត់បន្ថយសមត្ថភាពដែលប៉ះពាល់ដល់អាយុជីវិត។