Litiozko baterien litiozko plakatze fenomenoa aztertzea: bateriaren segurtasuna eta errendimendua zaintzeko gakoa.

Aupa, lagunak! Ba al dakizu zein den energia-iturri nagusia egunero bizi ezin ditugun gailu elektronikoetan, hala nola telefono mugikorretan eta ordenagailu eramangarrietan? Hori bai, litiozko bateriak dira. Baina ulertzen al duzu litiozko baterien fenomeno kezkagarri bat - litio-xaflatzea? Gaur egun, sakon aztertu dezagun litiozko baterien litio-xaflamenduaren fenomenoa, uler dezagun zertan datzan, zer eragin dituen eta nola aurre egin diezaiokegun.

I. Zer da litioa litiozko baterietan?

Litiozko baterietan litio-xaflatzea bateriaren munduan "istripu txiki bat" bezalakoa da. Besterik gabe, egoera zehatzetan, bateriako litio ioiak ondo finkatu behar dira elektrodo negatiboan, baina, horren ordez, elektrodo negatiboaren gainazalean bihurriki hauspeatzen dira eta litio metaliko bihurtzen dira, hazten diren adar txikiak bezala. Horri litio dendrita deitzen diogu. Fenomeno hau tenperatura baxuko inguruneetan edo bateria behin eta berriz kargatzen eta deskargatzen denean gertatzen da. Une honetan, elektrodo positibotik irteten diren litio ioiak ezin dira normalean elektrodo negatiboan sartu eta elektrodo negatiboaren gainazalean "kanpamentua ezarri" baino ezin daiteke.

II. Zergatik gertatzen da litio xaflaketa?

Litio plakatze fenomenoa ez da arrazoirik gabe agertzen. Faktore askok elkarrekin lan egiteak eragiten du.

Lehenik eta behin, elektrodo negatiboaren "etxe txikia" nahikoa handia ez bada, hau da, elektrodo negatiboaren ahalmena ez da nahikoa elektrodo positibotik doazen litio-ioi guztiak hartzeko, orduan gehiegizko litio-ioiek gainazalean bakarrik hauspea dezakete. elektrodo negatiboa.

Bigarrenik, kontuz kargatzean! Tenperatura baxuetan kargatzen bada, korronte handiarekin edo gainkargatzen bada, elektrodo negatiboaren "etxe txikira" aldi berean gonbidatu gehiegi etortzea bezalakoa da. Ezin du kudeatu, eta litio ioiak ezin dira denboran sartu, beraz, litio plakatze fenomenoa gertatzen da.

Gainera, bateriaren barne-egitura ez bada arrazoiz diseinatuta, esate baterako, bereizgailuan zimurrak badaude edo bateria-zelula deformatuta badago, litio-ioientzako etxerako bidea eragingo du eta norabide egokia aurkitu ezin izango du. erraz ekar dezake litiozko xaflaketa.

Gainera, elektrolitoa litio ioien "gida txiki" bat bezalakoa da. Elektrolito-kopurua nahikoa ez bada edo elektrodo-plakak guztiz infiltratuta ez badira, litio-ioiak galdu egingo dira eta litio xaflaketa jarraituko da.

Azkenik, elektrodo negatiboaren gainazaleko SEI filma ere oso garrantzitsua da! Lodiegi bihurtzen bada edo hondatuta badago, litio-ioiak ezin dira elektrodo negatiboan sartu eta litio-plakatze-fenomenoa agertuko da.

III. Nola ebatzi dezakegu litio plaka?

Ez kezkatu, litio xaflaketari aurre egiteko moduak ditugu.

Bateriaren egitura optimizatu dezakegu. Adibidez, diseina ezazu bateria zentzuz, murriztea Overhang izeneko eremua, erabili fitxa anitzeko diseinua eta egokitu N/P erlazioa litio ioiak arinago isur daitezen.

Bateria kargatzeko eta deskargatzeko baldintzak kontrolatzea ere funtsezkoa da. Litio ioientzako "trafiko-arau" egokiak antolatzea bezalakoa da. Kontrolatu karga- eta deskarga-tentsioa, korrontea eta tenperatura, litiozko erreakzioa gerta ez dadin.

Elektrolitoaren konposizioa hobetzea ere ona da. Litio-gatzak, gehigarriak edo disolbatzaileak gehi ditzakegu elektrolitoa hobea izan dadin. Elektrolitoaren deskonposizioa eragotzi ez ezik, litiozko erreakzioa saihestu dezake.

Elektrodo negatiboaren materiala ere alda dezakegu. Elektrodo negatiboari "babes arropa" jartzea bezalakoa da. Gainazaleko estaldura, dopina edo aleazioa bezalako metodoen bidez, elektrodo negatiboaren egonkortasuna eta litioaren kontrako plakatze gaitasuna hobetu ditzakegu.

Noski, bateria kudeatzeko sistema ere ezinbestekoa da. "Buruzain" adimendun bat bezalakoa da, karga eta deskarga prozesua denbora errealean kontrolatzen eta modu adimentsuan kontrolatzen duena, bateriak baldintza seguruetan funtzionatzen duela ziurtatzeko, gehiegi kargatu eta deskargatu saihesteko, eta litiozko xaflatzeko arriskua murrizteko.

IV. Zein eragin ditu litio-xaflakak baterietan?

Litioa ez da gauza ona! Bateriaren barruan litio-dendritak haziko dira. Litio-dendrita hauek arazogile txikiak bezalakoak dira. Bereizlean sartu eta barne-zirkuitu laburra eragin dezakete, oso arriskutsua dena. Agian ihes termikoak eta segurtasun istripuak ere eragingo ditu. Gainera, litio xaflatze prozesuan, litio-ioi kopurua murrizten da eta bateriaren edukiera ere murriztuko da, bateriaren bizitza laburtuz.

V. Zer erlazio dago tenperatura baxuko inguruneen eta litiozko plakatzearen artean?

Tenperatura baxuko inguruneetan, elektrolitoa itsaskorra izango da. Elektrodo negatiboan litio prezipitazioa larriagoa izango da, karga-transferentzia inpedantzia handitu egingo da eta baldintza zinetikoak ere okerrera egingo du. Faktore hauek konbinatuta litiozko plakatze-fenomenoari erregaia gehitzea bezalakoak dira, litiozko bateriak tenperatura baxuko inguruneetan litio-xaflatzeko joera handiagoa izatea eta bateriaren berehalako errendimenduari eta epe luzerako osasunari eragiten diona.

VI. Nola murriztu dezake bateriak kudeatzeko sistemak litio-xaflatzea?

Bateria kudeatzeko sistema oso indartsua da! Bateriaren parametroak denbora errealean kontrola ditzake, begi zorrotzen pare bat bezala, beti bateriaren egoera behatuz. Ondoren, egokitu kargatzeko estrategia datuen arabera litio ioiak obeditzeko.

Bateriaren karga-kurbaren aldaketa anormalak ere identifikatu ditzake. Detektibe adimendun batek bezala, aldez aurretik litio plakatze fenomenoa aurreikus dezake eta saihestu.

Kudeaketa termikoa ere oso garrantzitsua da! Bateria kudeatzeko sistemak bateria berotu edo hoz dezake funtzionamendu-tenperatura kontrolatzeko eta litio-ioiek tenperatura egokian mugitzeko aukera ematen dute, litio-xaflatzeko arriskua murrizteko.

Karga orekatua ere ezinbestekoa da. Bateria paketearen bateria bakoitza uniformeki kargatzen dela ziurta dezake, litio ioi bakoitzari bere "gela txikia" aurkitzeko aukera ematen dion bezala.

Gainera, materialen zientziaren aurrerapenen bidez, elektrodo negatiboaren materiala eta bateriaren egitura-diseinua ere optimiza ditzakegu bateria indartsuagoa izan dadin.

Azkenik, karga-tasa eta korrontearen banaketa egokitzea ere funtsezkoa da. Saihestu korronte lokaleko gehiegizko dentsitatea eta ezarri arrazoizko karga-mozte-tentsio bat litio ioiak elektrodo negatiboan segurtasunez txerta daitezen.

Ondorioz, litiozko baterietan litio-xaflatzearen fenomenoa apur bat kezkagarria den arren, bere kausak sakon ulertzen baditugu eta prebentzio- eta kontrol-neurri eraginkorrak hartzen baditugu, litiozko bateriak seguruagoak izan ditzakegu, errendimendu hobea izan eta zerbitzu-bizitza luzeagoa izan dezakegu. Lan egin dezagun elkarrekin gure litiozko bateriak babesteko!