ലിഥിയം ബാറ്ററികൾ അവയുടെ ഉപയോഗ സമയത്ത് വ്യത്യസ്ത പരിതസ്ഥിതികൾ നേരിടും. ശൈത്യകാലത്ത്, വടക്കൻ ചൈനയിലെ താപനില പലപ്പോഴും 0℃ അല്ലെങ്കിൽ -10 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ താഴെയാണ്. ബാറ്ററിയുടെ ചാർജിംഗും ഡിസ്ചാർജും താപനില 0 ഡിഗ്രിയിൽ താഴെയാകുമ്പോൾ, ലിഥിയം ബാറ്ററിയുടെ ചാർജിംഗ്, ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യാനുള്ള ശേഷിയും വോൾട്ടേജും കുത്തനെ കുറയും. ഇലക്ട്രോലൈറ്റ്, SEI, ഗ്രാഫൈറ്റ് കണികകളിലെ ലിഥിയം അയോണുകളുടെ ചലനശേഷി കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ കുറയുന്നതാണ് ഇതിന് കാരണം. അത്തരം കഠിനമായ താഴ്ന്ന താപനില അന്തരീക്ഷം അനിവാര്യമായും ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ലിഥിയം ലോഹത്തിന്റെ മഴയിലേക്ക് നയിക്കും.

ഉയർന്ന പ്രത്യേക ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ലിഥിയം മഴയാണ് ലിഥിയം ബാറ്ററികളുടെ പരാജയ മെക്കാനിസത്തിനുള്ള ഏറ്റവും നിർണായകമായ കാരണങ്ങളിലൊന്ന്, കൂടാതെ ബാറ്ററി സുരക്ഷയുടെ ഒരു പ്രധാന പ്രശ്നവുമാണ്. ഇതിന് കാരണം ഇതിന് വളരെ വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുണ്ട്, ലിഥിയം ലോഹം വളരെ സജീവവും ജ്വലനവുമാണ്, ഉയർന്ന ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ഡെൻഡ്രൈറ്റ് ലിഥിയം അൽപ്പം നനഞ്ഞ വായുവാണ്.

ബാറ്ററി കപ്പാസിറ്റി, റേഞ്ച്, ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെ വിപണി വിഹിതം എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തിയതോടെ ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെ സുരക്ഷാ ആവശ്യകതകൾ കൂടുതൽ കൂടുതൽ കർക്കശമാവുകയാണ്. കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ പവർ ബാറ്ററികളുടെ പ്രകടനത്തിലെ മാറ്റങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്? ശ്രദ്ധിക്കേണ്ട സുരക്ഷാ വശങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

1.18650 ക്രയോജനിക് സൈക്കിൾ പരീക്ഷണവും ബാറ്ററി ഡിസ്അസംബ്ലിംഗ് വിശകലനവും

18650 ബാറ്ററി (2.2A, NCM523/ ഗ്രാഫൈറ്റ് സിസ്റ്റം) ഒരു നിശ്ചിത ചാർജ്-ഡിസ്ചാർജ് മെക്കാനിസത്തിന് കീഴിൽ 0℃ കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ അനുകരിക്കപ്പെട്ടു. ചാർജിംഗ്, ഡിസ്ചാർജ് സംവിധാനം ഇതാണ്: CC-CV ചാർജിംഗ്, ചാർജിംഗ് നിരക്ക് 1C ആണ്, ചാർജിംഗ് കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജ് 4.2V ആണ്, ചാർജിംഗ് കട്ട്-ഓഫ് കറന്റ് 0.05c ആണ്, തുടർന്ന് CC ഡിസ്ചാർജ് 2.75V ആണ്. 70%-80% ബാറ്ററി SOH എന്നത് ഒരു ബാറ്ററിയുടെ ടെർമിനേഷൻ സ്റ്റേറ്റായി (EOL) പൊതുവെ നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു. അതിനാൽ, ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ, ബാറ്ററിയുടെ SOH 70% ആകുമ്പോൾ ബാറ്ററി അവസാനിക്കുന്നു. മുകളിൽ പറഞ്ഞിരിക്കുന്ന വ്യവസ്ഥകൾക്ക് കീഴിലുള്ള ബാറ്ററിയുടെ സൈക്കിൾ കർവ് ചിത്രം 1 (a) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. രക്തചംക്രമണവും അല്ലാത്തതുമായ ബാറ്ററികളുടെ ധ്രുവങ്ങളിലും ഡയഫ്രങ്ങളിലും Li MAS NMR വിശകലനം നടത്തി, രാസ സ്ഥാനചലന ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 1 (ബി) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ചിത്രം 1. സെൽ സൈക്കിൾ വക്രവും Li MAS NMR വിശകലനവും

ആദ്യത്തെ കുറച്ച് സൈക്കിളുകളിൽ ക്രയോജനിക് സൈക്കിളിന്റെ ശേഷി വർദ്ധിച്ചു, തുടർന്ന് സ്ഥിരമായ കുറവുണ്ടായി, 70 സൈക്കിളുകളിൽ SOH 50% ത്തിൽ താഴെയായി. ബാറ്ററി ഡിസ്അസംബ്ലിംഗ് ചെയ്ത ശേഷം, ആനോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ വെള്ളി-ചാരനിറത്തിലുള്ള വസ്തുക്കളുടെ ഒരു പാളി ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തി, അത് രക്തചംക്രമണമുള്ള ആനോഡ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിക്ഷേപിച്ചിരിക്കുന്ന ലിഥിയം ലോഹമാണെന്ന് അനുമാനിച്ചു. രണ്ട് പരീക്ഷണാത്മക താരതമ്യ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ബാറ്ററികളിൽ Li MAS NMR വിശകലനം നടത്തി, ഫലങ്ങൾ ചിത്രം ബിയിൽ കൂടുതൽ സ്ഥിരീകരിച്ചു.

0ppm-ൽ വിശാലമായ ഒരു കൊടുമുടിയുണ്ട്, ഈ സമയത്ത് SEI-യിൽ ലിഥിയം ഉണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. സൈക്കിളിനുശേഷം, രണ്ടാമത്തെ കൊടുമുടി 255 പിപിഎമ്മിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു, ഇത് ആനോഡ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ലിഥിയം ലോഹത്തിന്റെ മഴയാൽ രൂപപ്പെടാം. ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ ശരിക്കും പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടോ എന്ന് കൂടുതൽ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന്, SEM രൂപഘടന നിരീക്ഷിക്കുകയും ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 2 ൽ കാണിക്കുകയും ചെയ്തു.

ചിത്രം

ചിത്രം 2. SEM വിശകലന ഫലങ്ങൾ

എ, ബി ചിത്രങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, ബി ഇമേജിൽ മെറ്റീരിയൽ കട്ടിയുള്ള ഒരു പാളി രൂപപ്പെട്ടതായി കാണാൻ കഴിയും, എന്നാൽ ഈ പാളി ഗ്രാഫൈറ്റ് കണങ്ങളെ പൂർണ്ണമായും മൂടിയിട്ടില്ല. SEM മാഗ്‌നിഫിക്കേഷൻ കൂടുതൽ വലുതാക്കി, സൂചി പോലെയുള്ള മെറ്റീരിയൽ ചിത്രം D-യിൽ നിരീക്ഷിച്ചു, അത് ഉയർന്ന പ്രത്യേക ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ലിഥിയം ആയിരിക്കാം (ഡെൻഡ്രൈറ്റ് ലിഥിയം എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു). കൂടാതെ, ലിഥിയം ലോഹ നിക്ഷേപം ഡയഫ്രത്തിന് നേരെ വളരുന്നു, ഗ്രാഫൈറ്റ് പാളിയുടെ കനവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തി അതിന്റെ കനം നിരീക്ഷിക്കാവുന്നതാണ്.

നിക്ഷേപിച്ച ലിഥിയം രൂപം പല ഘടകങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉപരിതല ക്രമക്കേട്, നിലവിലെ സാന്ദ്രത, ചാർജിംഗ് നില, താപനില, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അഡിറ്റീവുകൾ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഘടന, അപ്ലൈഡ് വോൾട്ടേജ് തുടങ്ങിയവ. അവയിൽ, താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവ് രക്തചംക്രമണവും ഉയർന്ന വൈദ്യുത സാന്ദ്രതയുമാണ് ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ഇടതൂർന്ന ലിഥിയം ലോഹം രൂപപ്പെടുത്താൻ ഏറ്റവും എളുപ്പമുള്ളത്.

2. ബാറ്ററി ഇലക്ട്രോഡിന്റെ താപ സ്ഥിരത വിശകലനം

ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സർക്കുലേറ്റ് ചെയ്യാത്തതും പോസ്റ്റ്-സർക്കുലേറ്റഡ് ബാറ്ററി ഇലക്ട്രോഡുകൾ വിശകലനം ചെയ്യാൻ TGA ഉപയോഗിച്ചു.

ചിത്രം

ചിത്രം 3. നെഗറ്റീവ്, പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡുകളുടെ TGA വിശകലനം (A. നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് B. പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ്)

മുകളിലെ ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണുന്നത് പോലെ, ഉപയോഗിക്കാത്ത ഇലക്ട്രോഡിന് യഥാക്രമം T≈260℃, 450℃, 725℃ എന്നീ മൂന്ന് പ്രധാന കൊടുമുടികളുണ്ട്, ഈ സ്ഥലങ്ങളിൽ അക്രമാസക്തമായ വിഘടനം, ബാഷ്പീകരണം അല്ലെങ്കിൽ സപ്ലൈമേഷൻ പ്രതികരണങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നുവെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഇലക്ട്രോഡിന്റെ പിണ്ഡ നഷ്ടം 33 ഡിഗ്രിയിലും 200 ഡിഗ്രിയിലും വ്യക്തമാണ്. കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ വിഘടിപ്പിക്കുന്ന പ്രതികരണം SEI മെംബ്രണിന്റെ വിഘടനം മൂലമാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്, തീർച്ചയായും, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഘടനയുമായും മറ്റ് ഘടകങ്ങളുമായും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഉയർന്ന പ്രത്യേക ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ലിഥിയം ലോഹത്തിന്റെ മഴ ലിഥിയം ലോഹത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ധാരാളം SEI ഫിലിമുകൾ രൂപപ്പെടുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, ഇത് കുറഞ്ഞ താപനില ചക്രത്തിൽ ബാറ്ററികൾ വൻതോതിൽ നഷ്‌ടപ്പെടുന്നതിനുള്ള ഒരു കാരണമാണ്.

ചാക്രിക പരീക്ഷണത്തിന് ശേഷം കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലിന്റെ രൂപഘടനയിൽ ഒരു മാറ്റവും SEM-ന് കാണാൻ കഴിഞ്ഞില്ല, കൂടാതെ TGA വിശകലനം കാണിക്കുന്നത് താപനില 400℃-ന് മുകളിലായിരിക്കുമ്പോൾ ഉയർന്ന ഗുണമേന്മയുള്ള നഷ്ടമാണ്. കാഥോഡ് പദാർത്ഥത്തിൽ ലിഥിയം കുറയുന്നത് മൂലമാണ് ഈ പിണ്ഡം നഷ്ടപ്പെടുന്നത്. ചിത്രം 3 (ബി) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ബാറ്ററിയുടെ പ്രായമാകുമ്പോൾ, എൻ‌സി‌എമ്മിന്റെ പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിലെ ലിയുടെ ഉള്ളടക്കം ക്രമേണ കുറയുന്നു. SOH100% പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിന്റെ പിണ്ഡ നഷ്ടം 4.2% ആണ്, SOH70% പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡിന്റേത് 5.9% ആണ്. ഒറ്റവാക്കിൽ പറഞ്ഞാൽ, ക്രയോജനിക് സൈക്കിളിനുശേഷം പോസിറ്റീവ്, നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡുകളുടെ പിണ്ഡം നഷ്ടപ്പെടുന്ന നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുന്നു.

3. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഏജിംഗ് വിശകലനം

ബാറ്ററി ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ കുറഞ്ഞ താപനിലയുടെ സ്വാധീനം ജിസി/എംഎസ് വിശകലനം ചെയ്തു. ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് സാമ്പിളുകൾ യഥാക്രമം ഉപയോഗിക്കാത്തതും പ്രായമായതുമായ ബാറ്ററികളിൽ നിന്ന് എടുത്തിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ GC/MS വിശകലന ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 4 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ചിത്രം

ചിത്രം 4.GC/MS, FD-MS ടെസ്റ്റ് ഫലങ്ങൾ

നോൺ-ക്രയോജനിക് സൈക്കിൾ ബാറ്ററിയുടെ ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിൽ ബാറ്ററി പെർഫോമൻസ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി ഡിഎംസി, ഇസി, പിസി, എഫ്ഇസി, പിഎസ്, എസ്എൻ എന്നിവ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. രക്തചംക്രമണമില്ലാത്ത സെല്ലിലെയും രക്തചംക്രമണ സെല്ലിലെയും ഡിഎംസി, ഇസി, പിസി എന്നിവയുടെ അളവ് തുല്യമാണ്, കൂടാതെ രക്തചംക്രമണത്തിന് ശേഷമുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ അഡിറ്റീവ് എസ്എൻ (ഉയർന്ന വോൾട്ടേജിൽ പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ലിക്വിഡ് ഓക്സിജന്റെ വിഘടനത്തെ തടയുന്നു) കുറയുന്നു. , അതിനാൽ പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് കുറഞ്ഞ താപനില സൈക്കിളിൽ ഭാഗികമായി അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു എന്നതാണ് കാരണം. BS, FEC എന്നിവ SEI ഫിലിം രൂപീകരണ അഡിറ്റീവുകളാണ്, ഇത് സ്ഥിരതയുള്ള SEI ഫിലിമുകളുടെ രൂപീകരണത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ബാറ്ററികളുടെ സൈക്കിൾ സ്ഥിരതയും കൂലോംബ് കാര്യക്ഷമതയും മെച്ചപ്പെടുത്താൻ FEC-ന് കഴിയും. ആനോഡ് SEI-യുടെ താപ സ്ഥിരത വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ PS-ന് കഴിയും. ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നതുപോലെ, ബാറ്ററിയുടെ പ്രായമാകുമ്പോൾ PS ന്റെ അളവ് കുറയുന്നില്ല. FEC യുടെ അളവിൽ ഗണ്യമായ കുറവുണ്ടായി, SOH 70% ആയപ്പോൾ, FEC കാണാൻ പോലും കഴിഞ്ഞില്ല. എഫ്‌ഇസിയുടെ അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നത് SEI യുടെ തുടർച്ചയായ പുനർനിർമ്മാണം മൂലമാണ്, കൂടാതെ SEI യുടെ ആവർത്തിച്ചുള്ള പുനർനിർമ്മാണം കാഥോഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് പ്രതലത്തിൽ Li യുടെ തുടർച്ചയായ മഴ കാരണം സംഭവിക്കുന്നു.

ബാറ്ററി സൈക്കിളിന് ശേഷമുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ പ്രധാന ഉൽപ്പന്നം DMDOHC ആണ്, ഇതിന്റെ സിന്തസിസ് SEI യുടെ രൂപീകരണവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. അതിനാൽ, FIG-ൽ വലിയൊരു സംഖ്യ ഡി.എം.ഡി.ഒ.എച്ച്.സി. 4A വലിയ SEI ഏരിയകളുടെ രൂപീകരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

4. ക്രയോജനിക് അല്ലാത്ത സൈക്കിൾ ബാറ്ററികളുടെ താപ സ്ഥിരത വിശകലനം

ക്രയോജനിക് അല്ലാത്ത സൈക്കിളിലും ക്രയോജനിക് സൈക്കിൾ ബാറ്ററികളിലും അർദ്ധ-അഡിയബാറ്റിക് അവസ്ഥയിലും എച്ച്ഡബ്ല്യുഎസ് മോഡിലും ARC (ആക്സിലറേറ്റഡ് കലോറിമീറ്റർ) പരിശോധനകൾ നടത്തി. ബാഹ്യ ആംബിയന്റ് താപനിലയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി ബാറ്ററിയുടെ ഉള്ളിൽ നിന്നാണ് എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണം ഉണ്ടായതെന്ന് Arc-hws ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. ബാറ്ററിക്കുള്ളിലെ പ്രതികരണത്തെ പട്ടിക 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ മൂന്ന് ഘട്ടങ്ങളായി തിരിക്കാം.

ചിത്രം

ഡയഫ്രം തെർമലൈസേഷൻ, ബാറ്ററി സ്ഫോടനം എന്നിവയ്ക്കിടെ ഭാഗിക താപം ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, എന്നാൽ മുഴുവൻ എസ്എച്ച്ആറിനും ഡയഫ്രം തെർമലൈസേഷൻ നിസ്സാരമാണ്. പ്രാരംഭ എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണം വരുന്നത് SEI യുടെ വിഘടനത്തിൽ നിന്നാണ്, തുടർന്ന് ലിഥിയം അയോണുകളുടെ ഡീംബെഡ്ഡിംഗിനെ പ്രേരിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള താപ ഇൻഡക്ഷൻ, ഗ്രാഫൈറ്റ് പ്രതലത്തിലേക്കുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ വരവ്, SEI മെംബ്രൺ പുനഃസ്ഥാപിക്കുന്നതിന് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കുറവ്. താപ സ്ഥിരത പരിശോധന ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 5 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ചിത്രം

ചിത്രം

ചിത്രം 5. Arc-hws ഫലങ്ങൾ (a) 0% SOC; (ബി) 50 ശതമാനം എസ്ഒസി; (സി) 100 ശതമാനം എസ്ഒസി; പ്രാരംഭ എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണ താപനില, പ്രാരംഭ താപ റൺവേ താപനില, താപ റൺവേ താപനില എന്നിവയാണ് ഡാഷ് ചെയ്ത ലൈനുകൾ.

ചിത്രം

ചിത്രം 6. Arc-hws ഫല വ്യാഖ്യാനം a. തെർമൽ റൺവേ താപനില, B.ID സ്റ്റാർട്ടപ്പ്, C. തെർമൽ റൺവേയുടെ പ്രാരംഭ താപനില ഡി. എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണത്തിന്റെ പ്രാരംഭ താപനില

ക്രയോജനിക് സൈക്കിൾ ഇല്ലാത്ത ബാറ്ററിയുടെ പ്രാരംഭ എക്സോതെർമിക് റിയാക്ഷൻ (OER) ഏകദേശം 90℃ ആരംഭിക്കുകയും SOC കുറയുന്നതോടെ രേഖീയമായി 125℃ വരെ വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, OER ആനോഡിലെ ലിഥിയം അയോണിന്റെ അവസ്ഥയെ വളരെയധികം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു എന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഡിസ്ചാർജ് പ്രക്രിയയിൽ ബാറ്ററിക്ക്, വിഘടിപ്പിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിലെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന SHR (സ്വയം ചൂടാക്കൽ നിരക്ക്) ഏകദേശം 160 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ജനറേറ്റുചെയ്യുന്നു, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ SHR കുറയും, അതിനാൽ ഇന്റർകലേറ്റഡ് ലിഥിയം അയോണുകളുടെ ഉപഭോഗം നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു. .

നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിൽ ആവശ്യത്തിന് ലിഥിയം അയോണുകൾ ഉള്ളിടത്തോളം, കേടായ SEI പുനർനിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ഉറപ്പുനൽകുന്നു. കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലിന്റെ താപ വിഘടനം ഓക്സിജൻ പുറത്തുവിടും, അത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനൊപ്പം ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യും, ഒടുവിൽ ബാറ്ററിയുടെ തെർമൽ റൺവേയുടെ സ്വഭാവത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഉയർന്ന എസ്ഒസിക്ക് കീഴിൽ, കാഥോഡ് മെറ്റീരിയൽ ഉയർന്ന ഡെലിത്തിയം അവസ്ഥയിലാണ്, കൂടാതെ കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ഘടനയും ഏറ്റവും അസ്ഥിരമാണ്. എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നത്, സെല്ലിന്റെ താപ സ്ഥിരത കുറയുന്നു, പുറത്തുവിടുന്ന ഓക്സിജന്റെ അളവ് വർദ്ധിക്കുന്നു, പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡും ഇലക്ട്രോലൈറ്റും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഏറ്റെടുക്കുന്നു.

4. വാതക ഉൽപാദന സമയത്ത് ഊർജ്ജം റിലീസ്

പോസ്റ്റ്-സൈക്കിൾ ബാറ്ററിയുടെ വിശകലനത്തിലൂടെ, SHR ഏകദേശം 32℃ നേർരേഖയിൽ വളരാൻ തുടങ്ങുന്നതായി കാണാൻ കഴിയും. വാതക ഉൽപ്പാദന പ്രക്രിയയിൽ ഊർജ്ജം പ്രകാശനം ചെയ്യുന്നത് പ്രധാനമായും വിഘടിപ്പിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനം മൂലമാണ്, ഇത് സാധാരണയായി ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ താപ വിഘടനമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.

ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ലിഥിയം ലോഹം ആനോഡ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ അടിഞ്ഞു കൂടുന്നു, ഇത് ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് പ്രകടിപ്പിക്കാം.

ചിത്രം

പരസ്യത്തിൽ, Cp എന്നത് നിർദ്ദിഷ്ട താപ ശേഷിയാണ്, കൂടാതെ △T എന്നത് ARC ടെസ്റ്റിലെ വിഘടിപ്പിക്കൽ പ്രതികരണം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ബാറ്ററിയുടെ സ്വയം ചൂടാക്കൽ താപനില വർദ്ധനവിന്റെ ആകെത്തുകയാണ്.

30 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനും 120 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനും ഇടയിലുള്ള രക്തചംക്രമണമില്ലാത്ത സെല്ലുകളുടെ പ്രത്യേക താപ ശേഷി ARC പരീക്ഷണങ്ങളിൽ പരീക്ഷിച്ചു. എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണം 125 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ സംഭവിക്കുന്നു, ബാറ്ററി ഡിസ്ചാർജ് നിലയിലാണ്, മറ്റ് എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണങ്ങളൊന്നും അതിനെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നില്ല. ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ, ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, താപനിലയുമായി സിപിക്ക് ഒരു രേഖീയ ബന്ധമുണ്ട്.

ചിത്രം

കുറഞ്ഞ ഊഷ്മാവിൽ ഓരോ സെല്ലിനും 3.3Kj പ്രായമാകുന്ന പ്രത്യേക താപ ശേഷി സംയോജിപ്പിച്ച് മുഴുവൻ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിലും പുറത്തുവിടുന്ന ഊർജ്ജത്തിന്റെ ആകെ അളവ് ലഭിക്കും. തെർമൽ റൺവേ സമയത്ത് പുറത്തുവിടുന്ന ഊർജ്ജത്തിന്റെ അളവ് കണക്കാക്കാൻ കഴിയില്ല.

5. അക്യുപങ്ചർ പരീക്ഷണം

ബാറ്ററി ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് പരീക്ഷണത്തിൽ ബാറ്ററി ഏജിംഗ് സ്വാധീനം സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന്, ഒരു സൂചി പരീക്ഷണം നടത്തി. പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ ചുവടെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു:

ചിത്രം

അക്യുപങ്‌ചറിന്റെ ഫലത്തെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, A എന്നത് അക്യുപങ്‌ചർ പ്രക്രിയയ്‌ക്കിടെയുള്ള ബാറ്ററി ഉപരിതല താപനിലയാണ്, കൂടാതെ B എന്നത് കൈവരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പരമാവധി താപനിലയാണ്.

ഡിസ്ചാർജിനു ശേഷമുള്ള പഴകിയ ബാറ്ററിയും പുതിയ ബാറ്ററിയും (എസ്ഒസി 10%) തമ്മിൽ 20-0 ℃ ന്റെ നേരിയ വ്യത്യാസമേ ഉള്ളൂ എന്ന് ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് മനസ്സിലാക്കാം. പ്രായമായ സെല്ലിന്, അഡിയാബാറ്റിക് അവസ്ഥയിൽ കേവല ഊഷ്മാവ് T≈35℃-ൽ എത്തുന്നു, ഇത് SHR≈0.04K/min എന്നതിന് യോജിച്ചതാണ്.

SOC 120% ആകുമ്പോൾ, 30 സെക്കൻഡിനുശേഷം പ്രവർത്തനരഹിതമായ ബാറ്ററി 50℃ എന്ന പരമാവധി താപനിലയിൽ എത്തുന്നു. പുറത്തുവിടുന്ന ജൂൾ ചൂട് ഈ താപനിലയിലെത്താൻ പര്യാപ്തമല്ല, കൂടാതെ SHR താപ വ്യാപനത്തിന്റെ അളവിനേക്കാൾ കൂടുതലാണ്. SOC 50% ആയിരിക്കുമ്പോൾ, പ്രായമാകുന്ന ബാറ്ററി തെർമൽ റൺഅവേയിൽ ഒരു നിശ്ചിത കാലതാമസം ഉണ്ടാക്കുന്നു, ബാറ്ററിയിൽ സൂചി തിരുകുമ്പോൾ താപനില 135℃ വരെ കുത്തനെ ഉയരുന്നു. 135℃-ന് മുകളിൽ, SHR-ന്റെ വർദ്ധനവ് ബാറ്ററിയുടെ തെർമൽ റൺവേയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു, കൂടാതെ ബാറ്ററിയുടെ ഉപരിതല താപനില 400℃ ആയി ഉയരുന്നു.

പുതിയ ബാറ്ററി ഒരു സൂചി കുത്തി ചാർജ് ചെയ്തപ്പോൾ മറ്റൊരു പ്രതിഭാസം നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു. ചില സെല്ലുകൾക്ക് നേരിട്ട് താപ നിയന്ത്രണം നഷ്‌ടപ്പെട്ടു, മറ്റുള്ളവയ്ക്ക് ഉപരിതല താപനില 125 ഡിഗ്രിയിൽ താഴെയായിരിക്കുമ്പോൾ താപ നിയന്ത്രണം നഷ്‌ടമായില്ല. ബാറ്ററിയിലേക്ക് സൂചി കയറ്റിയ ശേഷം ബാറ്ററിയുടെ നേരിട്ടുള്ള താപ നിയന്ത്രണങ്ങളിലൊന്ന്, ഉപരിതല താപനില 700 ഡിഗ്രിയിലെത്തി, അലൂമിനിയം ഫോയിൽ ഉരുകാൻ കാരണമായി, കുറച്ച് നിമിഷങ്ങൾക്ക് ശേഷം, പോൾ ഉരുകി ബാറ്ററിയിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തി, തുടർന്ന് എജക്ഷൻ കത്തിച്ചു. വാതകം, ഒടുവിൽ മുഴുവൻ ഷെല്ലും ചുവന്നു. വ്യത്യസ്ത പ്രതിഭാസങ്ങളുടെ രണ്ട് ഗ്രൂപ്പുകളും ഡയഫ്രം 135 ഡിഗ്രിയിൽ ഉരുകുന്നതായി അനുമാനിക്കാം. താപനില 135 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിലായിരിക്കുമ്പോൾ, ഡയഫ്രം ഉരുകുകയും ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും കൂടുതൽ താപം സൃഷ്ടിക്കുകയും ഒടുവിൽ തെർമൽ റൺവേയിലേക്ക് നയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് സ്ഥിരീകരിക്കാൻ, നോൺ-തെർമൽ റൺവേ ബാറ്ററി ഡിസ്അസംബ്ലിംഗ് ചെയ്യുകയും ഡയഫ്രം AFM പരീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്തു. മെംബ്രൺ ഉരുകുന്നതിന്റെ പ്രാരംഭ അവസ്ഥ മെംബ്രണിന്റെ ഇരുവശത്തും പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടതായി ഫലങ്ങൾ കാണിച്ചു, പക്ഷേ പോറസ് ഘടന ഇപ്പോഴും നെഗറ്റീവ് വശത്ത് പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടു, പക്ഷേ പോസിറ്റീവ് വശത്തല്ല.