Лити батерейнд литийн бүрэх үзэгдлийг судлах: Батерейны аюулгүй байдал, гүйцэтгэлийг хамгаалах түлхүүр.

Хөөе найзуудаа! Гар утас, зөөврийн компьютер гэх мэт бидний өдөр тутам амьдарч чадахгүй электрон төхөөрөмжүүдийн эрчим хүчний гол эх үүсвэр юу байдгийг та мэдэх үү? Энэ нь зөв, энэ нь лити батерей юм. Гэхдээ литийн батерейны литийн бүрэх гэх мэт асуудалтай үзэгдлийг та ойлгож байна уу? Өнөөдөр литийн батерейнд литийн бүрэх үзэгдлийг гүнзгий судалж, энэ нь юу болохыг, ямар нөлөө үзүүлдэг, үүнийг хэрхэн даван туулах талаар ойлгоцгооё.

I. Литиум батерейнд литийн бүрэх гэж юу вэ?

Лити батерейнд литийн бүрэх нь батерейны ертөнцөд "бяцхан осол" юм. Энгийнээр хэлэхэд, тодорхой нөхцөлд зайны литийн ионууд сөрөг электрод дээр сайн тогтох ёстой, харин эсрэгээр сөрөг электродын гадаргуу дээр тунадасжиж, жижиг мөчрүүд ургасан мэт металл литий болж хувирдаг. Бид үүнийг литийн дендрит гэж нэрлэдэг. Энэ үзэгдэл нь ихэвчлэн бага температуртай орчинд эсвэл батарейг дахин дахин цэнэглэж, цэнэггүй болгох үед тохиолддог. Учир нь энэ үед эерэг электродоос гарч байгаа литийн ионуудыг сөрөг электрод руу оруулах боломжгүй бөгөөд зөвхөн сөрөг электродын гадаргуу дээр "хуаран" байгуулж чаддаг.

II. Яагаад литийн бүрээс үүсдэг вэ?

Лити бүрэх үзэгдэл нь ямар ч шалтгаангүйгээр гарч ирдэггүй. Энэ нь олон хүчин зүйлийн нэгдлээс үүдэлтэй.

Нэгдүгээрт, сөрөг электродын "жижиг байшин" нь хангалттай том биш, өөрөөр хэлбэл сөрөг электродын хүчин чадал нь эерэг электродоос гарч буй бүх литийн ионуудыг байрлуулахад хангалтгүй бол илүүдэл литийн ионууд нь зөвхөн гадаргуу дээр тунадасжих боломжтой. сөрөг электрод.

Хоёрдугаарт, цэнэглэхдээ болгоомжтой байгаарай! Хэрэв бага температурт, их гүйдэлтэй эсвэл хэт их цэнэглэж байгаа бол сөрөг электродын "жижиг байшин" руу нэг дор олон зочин ирэхтэй адил юм. Энэ нь үүнийг даван туулж чадахгүй, литийн ионуудыг цаг хугацаанд нь оруулах боломжгүй тул литийн бүрэх үзэгдэл үүсдэг.

Мөн зайны дотоод бүтцийг үндэслэлтэй төлөвлөөгүй бол, тухайлбал, тусгаарлагч хэсэгт үрчлээ үүссэн, батерейны үүр нь гажигтай байвал энэ нь литийн ионуудыг харих замд нөлөөлж, зөв ​​чиглэлийг олох боломжгүй болгодог. амархан лити бүрэх хүргэж болно.

Үүнээс гадна электролит нь литийн ионуудын "бяцхан хөтөч" шиг юм. Хэрэв электролитийн хэмжээ хангалтгүй эсвэл электродын ялтсууд бүрэн нэвчээгүй бол литийн ионууд алдагдаж, литийн бүрэх үүснэ.

Эцэст нь сөрөг электродын гадаргуу дээрх SEI хальс нь бас маш чухал юм! Хэрэв энэ нь хэтэрхий зузаан эсвэл гэмтсэн бол литийн ионууд сөрөг электрод руу нэвтэрч чадахгүй бөгөөд литийн бүрэх үзэгдэл гарч ирнэ.

III. Бид литийн бүрэх асуудлыг хэрхэн шийдвэрлэх вэ?

Санаа зоволтгүй, бидэнд литийн бүрээстэй тэмцэх арга бий.

Бид батерейны бүтцийг оновчтой болгож чадна. Жишээлбэл, батерейг илүү үндэслэлтэй зохион бүтээж, Overhang гэж нэрлэгддэг хэсгийг багасгаж, олон талт загвар ашиглан, N/P харьцааг тохируулж, лити ионуудыг илүү жигд урсгана.

Зайг цэнэглэх, цэнэглэх нөхцлийг хянах нь бас чухал юм. Энэ нь литийн ионуудад тохирсон "замын хөдөлгөөний дүрэм"-ийг зохицуулахтай адил юм. Цэнэглэх, цэнэглэх хүчдэл, гүйдэл, температурыг хянаж, литийн бүрэх урвал үүсэх магадлал багатай.

Электролитийн найрлагыг сайжруулах нь бас сайн. Бид электролитийг илүү сайн болгохын тулд литийн давс, нэмэлт, уусгагчийг нэмж болно. Энэ нь электролитийн задралыг саатуулаад зогсохгүй литийн бүрэх урвалаас сэргийлж чаддаг.

Бид мөн сөрөг электродын материалыг өөрчилж болно. Энэ нь сөрөг электрод дээр "хамгаалалтын хувцас" өмссөнтэй адил юм. Гадаргууг бүрэх, допинг хийх, хайлшлах зэрэг аргуудын тусламжтайгаар бид сөрөг электродын тогтвортой байдал, лити бүрэх чадварыг сайжруулж чадна.

Мэдээжийн хэрэг, батерейны удирдлагын систем нь бас чухал юм. Энэ нь батерейг аюулгүй нөхцөлд ажиллуулах, хэт цэнэглэх, цэнэглэхээс зайлсхийх, литийн бүрэх эрсдлийг бууруулахын тулд цэнэглэх, цэнэглэх үйл явцыг бодит цаг хугацаанд хянаж, ухаалгаар удирддаг ухаалаг "батлер" шиг юм.

IV. Лити бүрэх нь батерейнд ямар нөлөө үзүүлдэг вэ?

Литиум бүрэх нь тийм ч сайн зүйл биш юм! Энэ нь батерейны дотор литийн дендрит үүсэхэд хүргэдэг. Эдгээр литийн дендритүүд нь бага зэргийн асуудал үүсгэгчидтэй адил юм. Тэд тусгаарлагчийг нэвтлэн дотоод богино холболт үүсгэж болзошгүй бөгөөд энэ нь маш аюултай. Магадгүй энэ нь дулааны гүйлт, аюулгүй байдлын осолд хүргэж болзошгүй юм. Түүнчлэн, литийн бүрэх явцад литийн ионуудын тоо буурч, батерейны хүчин чадал буурч, батерейны ашиглалтын хугацааг богиносгодог.

V. Бага температуртай орчин ба литийн бүрээсийн хооронд ямар хамааралтай вэ?

Бага температуртай орчинд электролит нь наалдамхай болно. Сөрөг электрод дахь литийн хур тунадас илүү хүчтэй болж, цэнэгийн дамжуулалтын эсэргүүцэл нэмэгдэж, кинетик нөхцөл байдал муудах болно. Эдгээр хүчин зүйлүүд нь литийн бүрэх үзэгдэлд түлш нэмж, литийн батерейг бага температурт литийн бүрээсэнд илүү өртөмтгий болгож, батерейны шууд ажиллагаа, урт хугацааны эрүүл мэндэд нөлөөлдөг.

VI. Зайны удирдлагын систем нь литийн бүрээсийг хэрхэн бууруулах вэ?

Зайны удирдлагын систем нь маш хүчтэй! Энэ нь батерейны нөхцөл байдлыг байнга ажигладаг хос нүд шиг бодит цаг хугацаанд батерейны параметрүүдийг хянах боломжтой. Дараа нь литийн ионуудыг дуулгавартай болгохын тулд өгөгдлийн дагуу цэнэглэх стратегийг тохируулна уу.

Мөн зайны цэнэглэх муруй дахь хэвийн бус өөрчлөлтийг тодорхойлох боломжтой. Ухаалаг мөрдөгч шиг литийн бүрэх үзэгдлийг урьдчилан таамаглаж, түүнээс зайлсхийх боломжтой.

Дулааны менежмент бас маш чухал юм! Зайны удирдлагын систем нь ажиллах температурыг хянахын тулд зайг халаах эсвэл хөргөх, лити бүрэх эрсдлийг бууруулахын тулд литийн ионуудыг зохих температурт шилжүүлэх боломжийг олгодог.

Тэнцвэртэй цэнэглэх нь бас чухал юм. Энэ нь литийн ион бүр өөрийн "жижиг өрөө" олох боломжийг олгодог шиг батерейны нэг батерейг жигд цэнэглэж чадна.

Түүнчлэн, материалын шинжлэх ухааны дэвшлийн ачаар бид сөрөг электродын материал, батерейны бүтцийн дизайныг оновчтой болгож, зайг илүү бат бөх болгох боломжтой.

Эцэст нь цэнэглэх хурд болон гүйдлийн хуваарилалтыг тохируулах нь маш чухал юм. Орон нутгийн хэт их гүйдлийн нягтралаас зайлсхийж, лити ионыг сөрөг электрод руу аюулгүй оруулахын тулд боломжийн цэнэглэх таслах хүчдэлийг тохируулна уу.

Эцэст нь хэлэхэд, литийн батерейнд литийн бүрэх үзэгдэл нь бага зэрэг хүндрэлтэй байдаг ч бид түүний шалтгааныг гүн гүнзгий ойлгож, урьдчилан сэргийлэх, хянах үр дүнтэй арга хэмжээ авах юм бол бид лити батерейг илүү аюулгүй болгож, илүү сайн гүйцэтгэлтэй, удаан эдэлгээтэй болгож чадна. Литиум батерейгаа хамгаалахын тулд хамтдаа ажиллацгаая!