လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် နီကယ်-ကက်မီယမ်နှင့် နီကယ်-ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဘက်ထရီများပြီးလျှင် အလျင်မြန်ဆုံး ကြီးထွားလာသော ဒုတိယဘက်ထရီများဖြစ်သည်။ ၎င်း၏ စွမ်းအင်မြင့်မားသော ဂုဏ်သတ္တိများက ၎င်း၏ အနာဂတ်ကို တောက်ပစေသည်။ သို့သော်၊ လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် ပြီးပြည့်စုံမှုမရှိပါ၊ ၎င်းတို့၏အကြီးမားဆုံးပြဿနာမှာ ၎င်းတို့၏ အားသွင်း-ထုတ်လွှတ်သည့်စက်ဝန်း၏တည်ငြိမ်မှုဖြစ်သည်။ ဤစာတမ်းသည် အားပိုဝင်ခြင်း၊ အီလက်ထရွန်းများ ပြိုကွဲခြင်းနှင့် ကိုယ်တိုင်ထုတ်လွှတ်ခြင်း အပါအဝင် Li-ion ဘက်ထရီများ၏ စွမ်းဆောင်ရည် လျော့နည်းသွားခြင်း ဖြစ်နိုင်သည့် အကြောင်းရင်းများကို အကျဉ်းချုပ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာထားသည်။

လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် လျှပ်ကူးပစ္စည်းနှစ်ခုကြားတွင် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုများဖြစ်ပေါ်သောအခါတွင် ခြားနားသော အပြန်အလှန်စွမ်းအင်များရှိပြီး ဘက်ထရီ၏အကောင်းဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်ကိုရရှိရန်အတွက်၊ လက်ခံသူလျှပ်ကူးပစ္စည်းနှစ်ခု၏စွမ်းရည်အချိုးသည် မျှတသောတန်ဖိုးကို ထိန်းသိမ်းထားသင့်သည်။

လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများတွင်၊ အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ ဒြပ်ထုအချိုးအစား စွမ်းရည်ချိန်ခွင်လျှာကို ဖော်ပြသည်။

အဲဒါကတော့ γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+ ဖြစ်ပါတယ်။

အထက်ပါဖော်မြူလာတွင် C သည် electrode ၏သီအိုရီအရ coulombic စွမ်းရည်ကိုရည်ညွှန်းပြီး Δx နှင့် Δy သည် အနှုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင်ထည့်သွင်းထားသော lithium ions နှင့် positive electrode တို့၏ stoichiometric အရေအတွက်ကို ရည်ညွှန်းသည်။ ဝင်ရိုးစွန်းနှစ်ခု၏ လိုအပ်သော ဒြပ်ထုအချိုးအစားသည် ဝင်ရိုးစွန်းနှစ်ခု၏ သက်ဆိုင်ရာ Coulomb စွမ်းရည်နှင့် ၎င်းတို့၏ နောက်ပြန်လှည့်နိုင်သော လီသီယမ်အိုင်းယွန်း အရေအတွက်တို့အပေါ် မူတည်ကြောင်း အထက်ပါဖော်မြူလာမှ ရှုမြင်နိုင်သည်။

ရုပ်ပုံ

ယေဘူယျအားဖြင့်ပြောရလျှင်၊ သေးငယ်သောဒြပ်ထုအချိုးသည် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းကို မပြည့်စုံစွာအသုံးပြုခြင်းသို့ ဦးတည်စေသည်။ ပိုကြီးသော ဒြပ်ထုအချိုးသည် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းအား ပိုလျှံနေခြင်းကြောင့် ဘေးကင်းရေး အန္တရာယ် ဖြစ်စေနိုင်သည်။ အတိုချုပ်အားဖြင့်၊ အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ထားသော ဒြပ်ထုအချိုးတွင်၊ ဘက်ထရီစွမ်းဆောင်ရည်သည် အကောင်းဆုံးဖြစ်သည်။

စံပြ Li-ion ဘက်ထရီစနစ်အတွက်၊ ၎င်း၏ စက်ဝန်းအတွင်း စွမ်းရည်ချိန်ခွင်လျှာ မပြောင်းလဲဘဲ လည်ပတ်မှုတစ်ခုစီတွင် ကနဦးစွမ်းရည်သည် တိကျသောတန်ဖိုးတစ်ခုဖြစ်သော်လည်း လက်တွေ့အခြေအနေမှာ ပိုမိုရှုပ်ထွေးပါသည်။ လီသီယမ်အိုင်းယွန်း သို့မဟုတ် အီလက်ထရွန်များကို ထုတ်လုပ်နိုင် သို့မဟုတ် စားသုံးနိုင်သော ဘေးထွက်တုံ့ပြန်မှုမှန်သမျှသည် ဘက်ထရီပမာဏလက်ကျန်ကို ပြောင်းလဲသွားစေနိုင်သည်။ ဘက်ထရီ၏ စွမ်းဆောင်ရည် လက်ကျန်အခြေအနေ ပြောင်းလဲသည်နှင့် တပြိုင်နက် ဤပြောင်းလဲမှုသည် နောက်ပြန်မဆုတ်နိုင်ဘဲ အများအပြား လည်ပတ်နိုင်ပြီး ဘက်ထရီ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ပြင်းထန်သောသက်ရောက်မှု။ လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများတွင်၊ လီသီယမ်အိုင်းယွန်းများကို အဆက်ဖြတ်လိုက်သောအခါတွင် ဖြစ်ပေါ်သည့် redox တုံ့ပြန်မှုများအပြင်၊ အီလက်ထရိုလစ်ပြိုကွဲမှု၊ တက်ကြွသောပစ္စည်းပျော်ဝင်မှုနှင့် သတ္တုလီသီယမ် စုဆောင်းခြင်းကဲ့သို့သော ဘေးထွက်တုံ့ပြန်မှုများလည်း အများအပြားရှိသည်။

အကြောင်းရင်း 1- ငွေပို

1. ဂရပ်ဖိုက်အနှုတ် လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ အားပိုတုံ့ပြန်မှု-

ဘက်ထရီအားပိုအားသွင်းသောအခါ၊ လီသီယမ်အိုင်းယွန်းများသည် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် အလွယ်တကူ လျော့နည်းသွားပြီး၊

ရုပ်ပုံ

စုဆောင်းထားသော လီသီယမ်သည် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း မျက်နှာပြင်ကို ဖုံးအုပ်ထားပြီး လီသီယမ်၏ ပေါင်းစည်းမှုကို ပိတ်ဆို့ထားသည်။ ၎င်းသည် အောက်ပါတို့ကြောင့် ထုတ်လွှတ်မှု ထိရောက်မှုနှင့် စွမ်းဆောင်ရည် ဆုံးရှုံးမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်-

① ပြန်လည်အသုံးပြုနိုင်သော လီသီယမ်ပမာဏကို လျှော့ချပါ။

② စုဆောင်းထားသော သတ္တုလစ်သီယမ်သည် Li2CO3၊ LiF သို့မဟုတ် အခြားထုတ်ကုန်များအဖြစ် အသွင်အပြင်ဖြစ်စေသော လျှပ်ကူးပစ္စည်း သို့မဟုတ် ဓာတ်ပြုမှုဖြင့် ဓာတ်ပြုသည်။

③ သတ္တုလစ်သီယမ်သည် များသောအားဖြင့် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် ခွဲခြမ်းကြားတွင် ဖွဲ့စည်းထားသောကြောင့် ခွဲထွက်ကိရိယာ၏ ချွေးပေါက်များကို ပိတ်ဆို့ကာ ဘက်ထရီ၏ အတွင်းခံအားကို တိုးမြင့်စေနိုင်သည်။

④ လီသီယမ်၏ အလွန်တက်ကြွသော သဘောသဘာဝကြောင့်၊ ၎င်းသည် electrolyte နှင့် ဓာတ်ပြုရန် လွယ်ကူပြီး electrolyte ကို စားသုံးရန် လွယ်ကူသဖြင့် စွန့်ထုတ်မှု ထိရောက်မှု လျော့နည်းကာ စွမ်းဆောင်ရည် ဆုံးရှုံးသွားစေသည်။

အမြန်အားသွင်းခြင်း၊ လက်ရှိသိပ်သည်းဆသည် ကြီးမားလွန်းသည်၊ အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် ပြင်းထန်စွာ ပိုလာကာ၊ လစ်သီယမ်၏ အစစ်ခံမှုသည် ပိုမိုထင်ရှားလာမည်ဖြစ်သည်။ အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်း တက်ကြွသည့်ပစ္စည်းသည် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း တက်ကြွသည့်ပစ္စည်းနှင့် အလွန်အကျွံဆက်စပ်နေသောအခါတွင် ယင်းသည် ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်ဖွယ်ရှိသည်။ သို့သော်လည်း အားသွင်းနှုန်း မြင့်မားသော အခြေအနေတွင်၊ အပြုသဘောနှင့် အနုတ်လက္ခဏာ တက်ကြွသော ပစ္စည်းများ၏ အချိုးသည် ပုံမှန်ဖြစ်နေလျှင်ပင် သတ္တုလစ်သီယမ် အပ်နှံမှု ဖြစ်ပေါ်နိုင်သည်။

2. အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းပိုလျှံတုံ့ပြန်မှု

အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်း၏တက်ကြွသောပစ္စည်းနှင့်အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏တက်ကြွသောပစ္စည်းအချိုးသည်အလွန်နည်းသောအခါ၊ အပြုသဘောလျှပ်ကူးပစ္စည်းပိုလျှံမှုဖြစ်ပေါ်လာနိုင်ချေရှိသည်။

အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းအား အားပိုပေးခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော စွမ်းရည်ဆုံးရှုံးမှုသည် အဓိကအားဖြင့် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားမပြည့်သောဒြပ်စင်များ (ဥပမာ Co3O4၊ Mn2O3 စသည်ဖြင့်) သည် အီလက်ထရော့များကြားရှိ စွမ်းရည်ချိန်ခွင်လျှာကို ဖျက်ဆီးကာ စွမ်းရည်ဆုံးရှုံးမှုသည် နောက်ပြန်မဆုတ်နိုင်တော့ပေ။

(၁) LiyCoO1

LiyCoO2→(1-y)/3[Co3O4＋O2(g)]＋yLiCoO2 y<0.4

တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ အလုံပိတ် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီတွင် အပြုသဘောဆောင်သော လျှပ်ကူးပစ္စည်း ပြိုကွဲခြင်းကြောင့် ထုတ်ပေးသည့် အောက်ဆီဂျင်သည် ပြန်လည်ပေါင်းစပ်တုံ့ပြန်မှု (H2O မျိုးဆက်ကဲ့သို့) နှင့် ပြိုကွဲခြင်းမှ ထုတ်ပေးသော မီးလောင်လွယ်သောဓာတ်ငွေ့များ တစ်ချိန်တည်းတွင် စုပုံလာသည်။ electrolyte ၏နောက်ဆက်တွဲဆိုးကျိုးများစိတ်ကူးယဉ်နိုင်လိမ့်မည်မဟုတ်ပေ။

(၂) λ-MnO2

လီသီယမ်-မန်းဂနိစ်အောက်ဆိုဒ်ကို လုံးဝခွဲထုတ်လိုက်သောအခါတွင် လီသီယမ်-မန်းဂနိစ် တုံ့ပြန်မှု ဖြစ်ပေါ်သည်- λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)

3. အားပြည့်သောအခါတွင် electrolyte သည် အောက်ဆီဂျင် ထွက်လာသည်။

ဖိအား 4.5V ထက် မြင့်သောအခါတွင် မပျော်ဝင်နိုင်သော (Li2Co3) နှင့် ဓာတ်ငွေ့များ ထုတ်ပေးရန်အတွက် အီလက်ထရွန်းကို အောက်ဆီဂျင် ထုတ်ပေးပါမည်။ ဤမပျော်ဝင်နိုင်သော အရာများသည် electrode ၏ micropores များကို ပိတ်ဆို့ပြီး လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းများ ရွှေ့ပြောင်းခြင်းကို ဟန့်တားကာ စက်ဘီးစီးနေစဉ် စွမ်းဆောင်ရည် ဆုံးရှုံးသွားမည်ဖြစ်သည်။

ဓာတ်တိုးနှုန်းကို ထိခိုက်စေသောအချက်များ-

အပြုသဘောလျှပ်ကူးပစ္စည်းပစ္စည်း၏မျက်နှာပြင်ဧရိယာ

လက်ရှိစုဆောင်းပစ္စည်း

ထပ်လောင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း (ကာဗွန်အနက်ရောင်၊ စသည်)၊

အမျိုးအစားနှင့် မျက်နှာပြင်ဧရိယာသည် ကာဗွန်အနက်ရောင်ဖြစ်သည်။

အသုံးများသော electrolytes များထဲတွင် EC/DMC သည် oxidation resistance အမြင့်ဆုံးဟု ယူဆပါသည်။ ဖြေရှင်းချက်၏လျှပ်စစ်ဓာတုဓာတ်တိုးခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ကို ယေဘူယျအားဖြင့်ဖော်ပြသည်- ဖြေရှင်းချက် → ဓာတ်တိုးခြင်းထုတ်ကုန် (ဓာတ်ငွေ့၊ ဖြေရှင်းချက်နှင့် အစိုင်အခဲအရာ) + နီ-

မည်သည့်အရည်သည်မဆို ဓာတ်တိုးခြင်းသည် electrolyte အာရုံစူးစိုက်မှုကို တိုးစေပြီး electrolyte တည်ငြိမ်မှုကို လျော့ကျစေပြီး နောက်ဆုံးတွင် ဘက်ထရီ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိခိုက်စေပါသည်။ အားသွင်းတိုင်း electrolyte အနည်းငယ်ကို စားသုံးမိသည်ဟု ယူဆပါက ဘက်ထရီ တပ်ဆင်စဉ်အတွင်း electrolyte များ ပိုမိုလိုအပ်ပါသည်။ အဆက်မပြတ် ကွန်တိန်နာတစ်ခုအတွက်၊ ၎င်းသည် သေးငယ်သော တက်ကြွသည့်အရာဝတ္ထုကို တင်ဆောင်သွားခြင်းဖြစ်ပြီး ကနဦးစွမ်းရည်ကို ကျဆင်းသွားစေသည်ဟု ဆိုလိုသည်။ ထို့အပြင်၊ အစိုင်အခဲထုတ်ကုန်တစ်ခုထုတ်လုပ်ပါက၊ ဘက်ထရီ၏ polarization ကိုတိုးစေပြီးဘက်ထရီ၏အထွက်ဗို့အားကိုလျှော့ချမည့်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် passivation ဖလင်တစ်ခုဖန်တီးလိမ့်မည်။

အကြောင်းရင်း 2- Electrolyte ပြိုကွဲခြင်း (လျော့ချခြင်း)

လျှပ်ကူးပစ္စည်းပေါ်မှာ ပြိုကွဲသွားတယ်။

1. electrolyte သည် positive electrode တွင် ပြိုကွဲသွားသည်-

အီလက်ထရိုလိုင်တွင် ဓာတုပစ္စည်းတစ်မျိုးနှင့် ထောက်ကူပေးသည့် အီလက်ထရောနစ်တို့ ပါဝင်သည်။ cathode ပြိုကွဲပြီးနောက်၊ Li2Co3 နှင့် LiF ကဲ့သို့သော မပျော်ဝင်နိုင်သော ထုတ်ကုန်များကို လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ ချွေးပေါက်များကိုပိတ်ဆို့ခြင်းဖြင့် ဘက်ထရီစွမ်းရည်ကို လျှော့ချပေးသည်။ electrolyte လျှော့ချတုံ့ပြန်မှုသည် ဘက်ထရီ၏ စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် စက်ဝန်းသက်တမ်းအပေါ် ဆိုးရွားစွာ သက်ရောက်မှုရှိသည်။ လျှော့ချခြင်းဖြင့် ထုတ်ပေးသော ဓာတ်ငွေ့သည် ဘက်ထရီ၏ အတွင်းပိုင်း ဖိအားကို တိုးစေပြီး ဘေးကင်းရေး ပြဿနာများကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။

အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းပြိုကွဲခြင်းဗို့အားမှာ အများအားဖြင့် 4.5V (vs. Li/Li+) ထက်များသောကြောင့် ၎င်းတို့သည် အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် အလွယ်တကူပြိုကွဲခြင်းမရှိပါ။ ဆန့်ကျင်ဘက်တွင်၊ Electrolyte သည် negative electrode တွင် ပို၍ လွယ်ကူစွာ ပြိုကွဲသွားပါသည်။

2. electrolyte သည် အနှုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းပေါ်တွင် ပြိုကွဲသွားသည်-

အီလက်ထရွန်းသည် ဂရပ်ဖိုက်နှင့် အခြားသော လီသီယမ်ထည့်သွင်းထားသော ကာဗွန် anodes များတွင် မတည်ငြိမ်ဘဲ၊ တုံ့ပြန်၍မရသော စွမ်းရည်ကို ထုတ်လုပ်ရန် လွယ်ကူသည်။ ကနဦးအားသွင်းခြင်းနှင့် ထုတ်လွှတ်စဉ်အတွင်း၊ electrolyte ၏ပြိုကွဲမှုသည် electrode ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် passivation film တစ်ခုဖြစ်လာမည်ဖြစ်ပြီး passivation film သည် electrolyte ၏နောက်ထပ်ပြိုကွဲမှုကိုကာကွယ်ရန်အတွက် carbon negative electrode မှ electrolyte ကိုခွဲခြားနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ကာဗွန် anode ၏ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာတည်ငြိမ်မှုကိုထိန်းသိမ်းထားသည်။ စံပြအခြေအနေများအောက်တွင်၊ electrolyte လျှော့ချခြင်းကို passivation ရုပ်ရှင်ဖွဲ့စည်းခြင်းအဆင့်တွင်သာ ကန့်သတ်ထားပြီး သံသရာသည် တည်ငြိမ်နေသောအခါတွင် ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် ဖြစ်ပေါ်လာမည်မဟုတ်ပေ။

passivation ရုပ်ရှင်ဖွဲ့စည်းခြင်း။

အီလက်ထရိုလစ်ဆားများ လျှော့ချခြင်းသည် passivation ဖလင်၏ တည်ငြိမ်မှုကို အကျိုးပြုသည့် passivation film ဖွဲ့စည်းရာတွင် ပါဝင်သည်၊

(၁) လျော့ချခြင်းဖြင့် ထွက်လာသော မပျော်ဝင်နိုင်သော အရာများသည် ပျော်ဝင်မှုလျော့ချရေး ထုတ်ကုန်အပေါ် ဆိုးရွားသော အကျိုးသက်ရောက်မှုများ ရှိလာမည်ဖြစ်သည်။

(2) electrolyte ဆားလျော့သွားသောအခါ electrolyte ၏အာရုံစူးစိုက်မှုလျော့နည်းသွားသည်၊ ၎င်းသည်နောက်ဆုံးတွင်ဘက်ထရီစွမ်းရည်ဆုံးရှုံးမှုကိုဖြစ်ပေါ်စေသည် (LiPF6 ကို LiF၊ LixPF5-x၊ PF3O နှင့် PF3 အဖြစ်သို့လျှော့ချသည်);

(၃) Passivation ဖလင်၏ဖွဲ့စည်းမှုသည် လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းကို စားသုံးပြီး ဘက်ထရီတစ်ခုလုံး၏ သီးခြားစွမ်းရည်ကို လျှော့ချရန်အတွက် လျှပ်ထရီနှစ်ခုကြားရှိ စွမ်းရည်မညီမျှမှုကို ဖြစ်စေသည်။

(4) passivation film တွင် အက်ကွဲကြောင်းများရှိနေပါက၊ သတ္တုဓာတ်မော်လီကျူးများသည် လီသီယမ်ပိုမိုစားသုံးရုံသာမက ကာဗွန်မျက်နှာပြင်ရှိ micropores များကိုပါ ပိတ်ဆို့စေကာ လီသီယမ်ထည့်သွင်းနိုင်စွမ်းမရှိစေဘဲ၊ ဖြည်။ နောက်ပြန်လှည့်၍မရသော စွမ်းရည်ဆုံးရှုံးမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ CO2, N2O, CO, SO2 စသည်တို့ကဲ့သို့သော အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းထဲသို့ ပေါင်းထည့်ခြင်းသည် passivation film ၏ဖွဲ့စည်းခြင်းကို အရှိန်မြှင့်နိုင်ပြီး၊ ပေါင်းစပ်ထည့်သွင်းခြင်းနှင့် ပြိုကွဲခြင်းတို့ကို ဟန့်တားနိုင်သည်။ crown ether organic additives များ သည် တူညီသော အကျိုးသက်ရောက်မှု ရှိပါသည်။ သရဖူ 12 ခုနှင့် ethers 4 ခုသည် အကောင်းဆုံးဖြစ်သည်။

ရုပ်ရှင်စွမ်းရည် ဆုံးရှုံးမှုအတွက် အကြောင်းရင်းများ-

(၁) လုပ်ငန်းစဉ်တွင်အသုံးပြုသော ကာဗွန်အမျိုးအစား၊

(၂) အီလက်ထရိုလိုင်ပါဝင်မှု၊

(၃) လျှပ်ကူးပစ္စည်း သို့မဟုတ် အီလက်ထရိုလစ်များတွင် ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများ။

Blyr သည် အိုင်းယွန်း ဖလှယ်မှု တုံ့ပြန်မှု သည် တက်ကြွသော ပစ္စည်း အမှုန်အမွှား ၏ မျက်နှာပြင် မှ ၎င်း၏ အူတိုင် ဆီသို့ တိုးလာသည် ၊ အဆင့် အသစ် သည် မူလ တက်ကြွသော အရာ ကို မြှုပ်နှံ ကာ ဖွဲ့စည်း ထားသော အဆင့် အသစ် သည် အမှုန် ၏ မျက်နှာပြင် ပေါ်တွင် အိုင်ယွန် နှင့် အီလက်ထရွန်နစ် ကူးယူနိုင်မှု နည်းပါးသော ရုပ်ရှင် ဖြစ်သည် ။ သိုလှောင်မှုပြီးနောက် spinel သည် သိုလှောင်မှုမတိုင်မီကထက် ပိုလာပိုလာဇေးရှင်း ပိုကြီးသည်။

Zhang သည် မျက်နှာပြင် passivation အလွှာ၏ ခံနိုင်ရည် တိုးလာပြီး လည်ပတ်မှု အရေအတွက် တိုးလာသည်နှင့်အမျှ interfacial capacitance လျော့နည်းသွားသည်ကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။ သံသရာအရေအတွက်နှင့်အတူ passivation အလွှာ၏အထူတိုးလာကြောင်းကိုရောင်ပြန်ဟပ်သည်။ မန်းဂနိစ်ပျော်ဝင်မှုနှင့် electrolyte ၏ပြိုကွဲမှုသည် passivation ရုပ်ရှင်များဖွဲ့စည်းခြင်းကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်၊ မြင့်မားသောအပူချိန်အခြေအနေများသည်ဤတုံ့ပြန်မှုများ၏တိုးတက်မှုအတွက်ပိုမိုအထောက်အကူဖြစ်စေသည်။ ၎င်းသည် တက်ကြွသောပစ္စည်းအမှုန်အမွှားများနှင့် Li+ ရွှေ့ပြောင်းခြင်းခံနိုင်ရည်ကြားရှိ ထိတွေ့မှုကို တိုးမြှင့်ပေးမည်ဖြစ်ပြီး၊ ထို့ကြောင့် ဘက်ထရီ၏ polarization တိုးလာခြင်း၊ အားမပြည့်ဘဲ အားသွင်းခြင်းနှင့် အားပြန်သွင်းခြင်းနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို လျှော့ချပေးသည်။

II Electrolyte လျှော့ချရေးယန္တရား

အီလက်ထရွန်းတွင် အောက်ဆီဂျင်၊ ရေ၊ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်နှင့် အခြားအညစ်အကြေးများ ပါဝင်လေ့ရှိပြီး ဘက်ထရီ၏ အားသွင်းခြင်းနှင့် အားသွင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း redox တုံ့ပြန်မှုများ ဖြစ်ပေါ်ပါသည်။

electrolyte ၏လျှော့ချရေးယန္တရားတွင် အသွင်အပြင်သုံးမျိုးပါဝင်သည်- ပျော်ဝင်မှုလျော့ချရေး၊ လျှပ်ကူးပစ္စည်းလျှော့ချရေးနှင့် ညစ်ညမ်းမှုလျှော့ချရေး-

1. Solvent လျှော့ချခြင်း။

PC နှင့် EC တို့ကို လျှော့ချရာတွင် တစ်-အီလက်ထရွန် တုံ့ပြန်မှုနှင့် အီလက်ထရွန် တုံ့ပြန်မှု လုပ်ငန်းစဉ် နှစ်ခု ပါဝင်ပြီး အီလက်ထရွန် တုံ့ပြန်မှု နှစ်ခုသည် Li2CO3 ပုံစံများ ဖြစ်သည်-

Fong et al ။ ပထမဆုံး ထုတ်လွှတ်သည့် လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ လျှပ်ကူးပစ္စည်း အလားအလာ 0.8V (vs. Li/Li+) နှင့် နီးစပ်သောအခါ၊ PC/EC ၏ လျှပ်စစ်ဓာတု တုံ့ပြန်မှုသည် ဂရပ်ဖိုက်တွင် CH=CHCH3(g)/CH2=CH2(g) ဖြစ်ပေါ်လာသည်ဟု ယုံကြည်သည်။ နှင့် LiCO3(များ) သည် ဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်းများအပေါ် ပြန်မလှည့်နိုင်သော စွမ်းရည်ဆုံးရှုံးမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။

Aurbach et al ။ လီသီယမ်သတ္တုလျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် ကာဗွန်အခြေခံလျှပ်ထရွန်များပေါ်ရှိ အမျိုးမျိုးသော electrolytes လျှော့ချရေးယန္တရားနှင့် ထုတ်ကုန်များအပေါ် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်သုတေသနပြုခဲ့ပြီး PC ၏ အီလက်ထရွန်တုံ့ပြန်မှုယန္တရားသည် ROCO2Li နှင့် propylene ကိုထုတ်လုပ်ကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ROCO2Li သည် ရေခြေရာခံရန် အလွန်ထိခိုက်လွယ်သည်။ အဓိကထုတ်ကုန်များမှာ Li2CO3 နှင့် propylene တို့သည် သဲလွန်စရေများပါဝင်နေသော်လည်း Li2CO3 ကို ခြောက်သွေ့သောအခြေအနေအောက်တွင် မထုတ်လုပ်နိုင်ပါ။

DEC ပြန်လည်ထူထောင်ရေး-

Diethyl carbonate (DEC) နှင့် Dimethyl carbonate (DMC) တို့နှင့် ရောစပ်ထားသော အီလက်ထရွန်းအိုက်ထရီသည် စွမ်းရည်ဆုံးရှုံးမှုအတွက် တာဝန်ရှိသည့် ethyl methyl carbonate (EMC) ကို ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် ဘက်ထရီအတွင်း လဲလှယ်တုံ့ပြန်မှုတစ်ခုဖြစ်ကြောင်း Ein-Eli Y မှ ဖော်ပြခဲ့သည်။ အချို့သောသြဇာလွှမ်းမိုးမှု။

2. Electrolyte လျှော့ချခြင်း။

electrolyte ၏ လျော့ချတုံ့ပြန်မှုသည် ကာဗွန်လျှပ်ကူးပစ္စည်း မျက်နှာပြင် ဖလင်ဖွဲ့စည်းမှုတွင် ပါဝင်သည်ဟု ယေဘူယျအားဖြင့် ယူဆထားသောကြောင့် ၎င်း၏ အမျိုးအစားနှင့် အာရုံစူးစိုက်မှုသည် ကာဗွန်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိခိုက်စေမည်ဖြစ်သည်။ အချို့သောကိစ္စများတွင်၊ electrolyte လျှော့ချခြင်းသည် လိုချင်သော passivation အလွှာကိုဖွဲ့စည်းနိုင်သည့် ကာဗွန်မျက်နှာပြင်၏ တည်ငြိမ်မှုကို အထောက်အကူဖြစ်စေသည်။

ပံ့ပိုးပေးသော electrolyte သည် ပျော်ဝင်ရည်ထက် လျှော့ချရန် ပိုမိုလွယ်ကူသည်ဟု ယေဘူယျအားဖြင့် ယုံကြည်ကြပြီး လျှော့ချရေးထုတ်ကုန်သည် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း စုဆောင်းခြင်းရုပ်ရှင်တွင် ရောနှောကာ ဘက်ထရီ၏ စွမ်းဆောင်ရည် ယိုယွင်းမှုကို အကျိုးသက်ရောက်စေသည်။ ပံ့ပိုးပေးသော electrolytes ၏ဖြစ်နိုင်ချေလျှော့ချရေးတုံ့ပြန်မှုအများအပြားမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။

3. စိတ်ညစ်ညူးမှုကို လျှော့ချပေးသည်။

(1) electrolyte တွင် ရေပါဝင်မှု များလွန်းပါက၊ LiOH(s) နှင့် Li2O သတ္တုသိုက်များ ဖြစ်ပေါ်လာမည်ဖြစ်ပြီး၊ လီသီယမ်အိုင်းယွန်းများ ထည့်သွင်းခြင်းအတွက် အထောက်အကူမဖြစ်ဘဲ၊ ပြန်မလှည့်နိုင်သော စွမ်းဆောင်ရည် ဆုံးရှုံးမှုများ ဖြစ်ပေါ်နိုင်သည်-

H2O＋e→OH-1/2H2

OH-*Li+→LiOH(များ)

LiOH+Li++e-→Li2O(s)+1/2H2

ထုတ်လုပ်လိုက်သော LiOH(s) သည် လျှပ်ကူးပစ္စည်းမျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ထားရှိပြီး မြင့်မားသောခံနိုင်ရည်ရှိသော မျက်နှာပြင်ဖလင်တစ်ခုအဖြစ် Li+ intercalation ကို ဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ်သို့ ဟန့်တားကာ ပြန်၍မရအောင် စွမ်းဆောင်နိုင်မှု ဆုံးရှုံးမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ဆားရည်တွင် ရေအနည်းငယ် (100-300×10-6) သည် ဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ စွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် သက်ရောက်မှုမရှိပါ။

(၂) သံလွင်ရည်တွင် CO2 သည် CO နှင့် LiCO2(s)များအဖြစ် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းပေါ်တွင် လျှော့ချနိုင်သည်-

2CO2+2e-+2Li+→Li2CO3+CO

CO သည် ဘက်ထရီ၏အတွင်းပိုင်းဖိအားကို တိုးစေပြီး Li2CO3(များ) သည် ဘက်ထရီ၏အတွင်းပိုင်းခံနိုင်ရည်ကို တိုးစေပြီး ဘက်ထရီစွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိခိုက်စေပါသည်။

(၃) ဆားဗေးတွင် အောက်ဆီဂျင်ပါဝင်မှုသည် Li3O ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။

1/2O2+2e-+2Li+→Li2O

သတ္တုလစ်သီယမ်နှင့် အပြည့်အ၀ပေါင်းစပ်ထားသော ကာဗွန်အကြား အလားအလာ ကွာခြားချက်မှာ သေးငယ်သောကြောင့်၊ ကာဗွန်ပေါ်ရှိ electrolyte လျှော့ချခြင်းသည် လီသီယမ်အပေါ် လျှော့ချခြင်းနှင့် ဆင်တူသည်။

အကြောင်းရင်း 3- မိမိကိုယ်ကို စွန့်ထုတ်ခြင်း။

Self-discharge ဆိုသည်မှာ ဘက်ထရီအား အသုံးမပြုသည့်အခါ သဘာဝအလျောက် ဆုံးရှုံးသွားသည့် ဖြစ်စဉ်ကို ရည်ညွှန်းပါသည်။ Li-ion ဘက်ထရီကို အလိုအလျောက် စွန့်ထုတ်ခြင်းသည် ကိစ္စနှစ်ခုတွင် စွမ်းဆောင်ရည် ဆုံးရှုံးမှုကို ဖြစ်စေသည်-

တစ်ခုမှာ နောက်ပြန်လှည့်နိုင်သော စွမ်းရည်ဆုံးရှုံးမှု၊

ဒုတိယအချက်မှာ ပြန်မလှည့်နိုင်သော စွမ်းရည်များ ဆုံးရှုံးခြင်း ဖြစ်သည်။

နောက်ပြန်လှည့်နိုင်သော စွမ်းရည်ဆုံးရှုံးမှုကိုဆိုလိုသည်မှာ အားသွင်းစဉ်အတွင်း ဆုံးရှုံးသွားသောစွမ်းရည်ကို ပြန်လည်ရရှိနိုင်ပြီး၊ နောက်ပြန်မလှည့်နိုင်သောစွမ်းရည်ဆုံးရှုံးမှုသည် ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်သည်။ အပြုသဘောနှင့်အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းများသည် အားသွင်းထားသည့်အခြေအနေရှိ electrolyte နှင့်အတူ မိုက်ခရိုဘက်ထရီအဖြစ်လုပ်ဆောင်နိုင်ပြီး၊ lithium ion intercalation နှင့် deintercalation တို့ကိုဖြစ်ပေါ်စေပြီး အပြုသဘောနှင့်အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းများ၏အဆက်ဖြတ်ခြင်းနှင့် အဆက်ဖြတ်ခြင်းတို့ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ မြှုပ်ထားသော လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းများသည် အီလက်ထရိုလစ်၏ လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းများနှင့်သာ သက်ဆိုင်သောကြောင့် အပြုသဘောနှင့် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်မှာ ဟန်ချက်မညီဘဲ အားသွင်းစဉ်အတွင်း ဆုံးရှုံးသွားသော ဤအစိတ်အပိုင်းကို ပြန်လည်မရနိုင်ပါ။ ကဲ့သို့:

Lithium manganese oxide positive electrode နှင့် solvent သည် micro-battery effect နှင့် self-discharge ကိုဖြစ်စေပြီး နောက်ပြန်မဆုတ်နိုင်သော စွမ်းဆောင်ရည် ဆုံးရှုံးမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်-

LiyMn2O4+xLi++xe-→Liy+xMn2O4

Solvent molecules (PC ကဲ့သို့) သည် လျှပ်ကူးပစ္စည်း ကာဗွန်အနက်ရောင် သို့မဟုတ် microbattery anode အဖြစ် လက်ရှိစုဆောင်းသူ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် အောက်ဆီဂျင် ထုတ်ပေးသည်-

xPC→xPC-အစွန်းရောက်+xe-

အလားတူပင်၊ အနုတ်လက္ခဏာ တက်ကြွသောပစ္စည်းသည် လျှပ်ကူးပစ္စည်းပေါ်မှ လျှပ်ကူးပစ္စည်းအား ကျဆင်းစေပြီး ပြန်၍မရအောင် စွမ်းဆောင်နိုင်မှု ဆုံးရှုံးသွားစေရန် electrolyte နှင့် ဓါတ်ပြုနိုင်ပြီး၊ electrolyte (ဥပမာ LiPF6) သည် လျှပ်ကူးပစ္စည်းပေါ်တွင် လျော့နည်းသွားသည်-

PF5+xe-→PF5-x

အားသွင်းသည့်အခြေအနေရှိ လီသီယမ်ကာဗိုက်သည် လီသီယမ်အိုင်းယွန်းကို မိုက်ခရိုဘက်ထရီ၏ အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် ဖယ်ရှားခြင်းဖြင့် အောက်ဆီဂျင်ထုတ်ပေးသည်-

LiyC6→Liy-xC6+xLi+++xe-

မိမိကိုယ်မိမိ စွန့်ထုတ်ခြင်းကို ထိခိုက်စေသော အကြောင်းရင်းများ- အပြုသဘောဆောင်သော လျှပ်ကူးပစ္စည်း ထုတ်လုပ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်၊ ဘက်ထရီ၏ ထုတ်လုပ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်၊ အီလက်ထရွန်း၏ ဂုဏ်သတ္တိများ၊ အပူချိန်နှင့် အချိန်။