Литий батарейкаларында литий жалатуу көрүнүшүн изилдөө: Батареянын коопсуздугун жана иштешин коргоонун ачкычы.

Эй, достор! Уюлдук телефондор жана ноутбуктар сыяктуу биз күн сайын жашай албай турган электрондук шаймандардын негизги энергия булагы эмне экенин билесизби? Туура, бул литий батареялары. Бирок сиз литий батарейкаларында бир аз кыйынчылык жараткан көрүнүштү - литий каптоону түшүнөсүзбү? Бүгүн, келгиле, литий батареяларындагы литий жалатуу көрүнүшүн терең изилдеп, анын эмнеге байланыштуу экенин, ал кандай таасирлерди алып келерин жана аны менен кантип күрөшө аларыбызды түшүнөлү.

I. Литий батареяларында литий каптоо деген эмне?

Литий батареяларындагы литий каптоо батарея дүйнөсүндөгү "кичинекей кырсык" сыяктуу. Жөнөкөй сөз менен айтканда, белгилүү бир шарттарда, батареядагы литий иондору терс электродго жакшы жайгашышы керек, бирок анын ордуна терс электроддун бетине тентектик менен чөгүлүп, кичинекей бутактарды өстүргөндөй металлдык литийге айланат. Биз муну литий дендрити деп атайбыз. Бул көрүнүш, адатта, төмөнкү температуралуу чөйрөдө же батарейка кайра-кайра кубатталып, заряды бүткөндө пайда болот. Анткени бул учурда оң электроддон чыгып жаткан литий иондорун терс электродго киргизүүгө болбойт жана терс электроддун бетинде гана "лагерди орното" алат.

II. Эмне үчүн литий каптоо пайда болот?

Литий каптоо феномени эч себепсиз пайда болбойт. Бул көптөгөн факторлордун чогуу иштешинен улам келип чыгат.

Биринчиден, эгерде терс электроддун "кичинекей үйү" жетишерлик чоң болбосо, башкача айтканда, терс электроддун кубаттуулугу оң электроддон чыккан бардык литий иондорун жайгаштыруу үчүн жетишсиз болсо, анда ашыкча литий иондору бетинде гана чөктүрө алат. терс электрод.

Экинчиден, заряддоодо этият болуңуз! Төмөн температурада, чоң ток менен же ашыкча кубаттап жаткан болсо, бул терс электроддун "кичине үйүнө" бир эле учурда өтө көп коноктор келген сыяктуу. Ал аны көтөрө албайт жана литий иондорун убагында киргизүү мүмкүн эмес, ошондуктан литий каптоо көрүнүшү пайда болот.

Ошондой эле, эгерде батареянын ички түзүлүшү негиздүү түрдө иштелип чыкпаса, мисалы, бөлгүчтө бырыш бар же батареянын клеткасы деформацияланган болсо, бул литий иондорунун үйгө барышына таасирин тийгизет жана аларды туура багытты таба албай калат. жонокой литий каптоого алып келиши мүмкүн.

Мындан тышкары, электролит литий иондору үчүн "кичинекей жол көрсөтүүчү" сыяктуу. Электролиттин көлөмү жетишсиз болсо же электрод плиталары толук инфильтрацияланбаса, литий иондору жоголуп, андан кийин литий каптоо башталат.

Акыры, терс электроддун бетиндеги SEI пленкасы да абдан маанилүү! Эгер ал өтө коюу болуп кетсе же бузулса, литий иондору терс электродго кире албайт жана литий каптоо көрүнүшү пайда болот.

III. Кантип литий каптоо чече алабыз?

Кабатыр болбоңуз, бизде литий каптоо менен күрөшүүнүн жолдору бар.

Биз батареянын түзүлүшүн оптималдаштырууга болот. Мисалы, батарейканы акылга сыярлык кылып долбоорлаңыз, Overhang деп аталган аймакты кыскартыңыз, көп өтмөктүү дизайнды колдонуңуз жана литий иондорунун бир калыпта агып кетишине жол берүү үчүн N/P катышын тууралаңыз.

Батареяны заряддоо жана кубаттоо шарттарын көзөмөлдөө да абдан маанилүү. Бул литий иондору үчүн ылайыктуу "жол эрежелерин" уюштуруу сыяктуу. Литий каптоо реакциясы азыраак болушу үчүн заряддоо жана кубаттоо чыңалуусун, токту жана температураны көзөмөлдөңүз.

Электролиттин составын жакшыртуу да жакшы. Электролитти жакшыраак кылуу үчүн литий туздарын, кошумчаларды же ко-эриткичтерди кошо алабыз. Бул электролиттин ажыроосуна тоскоол гана болбостон, литий каптоо реакциясын да алдын алат.

Биз ошондой эле терс электрод материалды өзгөртө аласыз. Терс электродго “коргоочу кийим” кийгизгендей. Беттик каптоо, допинг же эритме сыяктуу ыкмалар аркылуу биз терс электроддун туруктуулугун жана анти-литий каптоо жөндөмүн жакшыртабыз.

Албетте, батареяны башкаруу системасы да маанилүү. Бул аккумулятордун коопсуз шарттарда иштешин камсыз кылуу, ашыкча заряддоо жана зарядсыздануу жана литий каптоо коркунучун азайтуу үчүн реалдуу убакыт режиминде заряддоо жана кубаттоо процессин көзөмөлдөгөн жана акылдуу башкарган акылдуу "батлер" сыяктуу.

IV. Литий каптоо батареяларга кандай таасир этет?

Литий каптоо жакшы нерсе эмес! Бул батареянын ичинде литий дендриттеринин өсүшүнө алып келет. Бул литий дендриттери кичинекей көйгөй жаратуучуларга окшош. Алар сепараторго кирип, ички кыска туташууну пайда кылышы мүмкүн, бул өтө коркунучтуу. Балким, ал тургай, жылуулук качуу жана коопсуздук кырсыктарын козгойт. Мындан тышкары, литий каптоо процессинде литий иондорунун саны азайып, батареянын сыйымдуулугу да азайып, батареянын кызмат мөөнөтүн кыскартат.

V. Төмөн температуралуу чөйрөлөр менен литий жалатуу ортосунда кандай байланыш бар?

Төмөн температуралуу чөйрөдө электролит жабышчаак болуп калат. Терс электроддо литийдин жаашы катуураак болот, заряд өткөрүү импедансы жогорулайт жана кинетикалык шарттар да начарлайт. Бул факторлор биригип, литий каптоо кубулушуна күйүүчү май кошуу сыяктуу, литий батарейкаларын төмөнкү температуралуу чөйрөдө литий каптоого көбүрөөк жакын кылып, батареянын дароо иштешине жана узак мөөнөттүү ден соолугуна таасир этет.

VI. Батареяны башкаруу системасы литий каптоосун кантип азайта алат?

Батареяны башкаруу системасы абдан күчтүү! Ал реалдуу убакыт режиминде батареянын параметрлерин көзөмөлдөй алат. Андан кийин литий иондорун тил алчаак кылуу үчүн маалыматка ылайык заряддоо стратегиясын тууралаңыз.

Ал ошондой эле батареяны заряддоо ийри сызыгындагы анормалдуу өзгөрүүлөрдү аныктай алат. Акылдуу детектив сыяктуу, ал литий каптоо кубулушун алдын ала айтып, андан кача алат.

Жылуулукту башкаруу да абдан маанилүү! Батареяны башкаруу системасы иштөө температурасын көзөмөлдөө жана литий каптоо коркунучун азайтуу үчүн литий иондорунун тийиштүү температурада жылышына жол берүү үчүн батареяны жылытып же муздата алат.

Балансты заряддоо да маанилүү. Ал ар бир литий ионуна өзүнүн "кичине бөлмөсүн" табууга мүмкүндүк бергендей, батарейка топтомундагы ар бир батарейканын бирдей заряддалышын камсыздай алат.

Андан тышкары, материал таануудагы жетишкендиктер аркылуу биз батареяны күчтүүрөөк кылуу үчүн терс электрод материалын жана батареянын структуралык дизайнын оптималдаштырабыз.

Акыр-аягы, заряддын ылдамдыгын жана учурдагы бөлүштүрүүнү тууралоо да өтө маанилүү. Ашыкча жергиликтүү токтун тыгыздыгына жол бербеңиз жана литий иондорун терс электродго коопсуз киргизүү үчүн акылга сыярлык заряддоону өчүрүү чыңалуусун орнотуңуз.

Жыйынтыктап айтканда, литий батареяларындагы литий каптоо көрүнүшү бир аз кыйынчылык жаратса да, анын себептерин терең түшүнүп, алдын алуу жана көзөмөлдөө боюнча эффективдүү чараларды көрсөк, биз литий батареяларын коопсуз кылып, жакшыраак иштешине жана кызмат мөөнөтүн узарта алабыз. Келгиле, литий батареяларыбызды коргоо үчүн бирге иштейли!