ਬੈਟਰੀ ਸਮਰੱਥਾ ਡਿਗਰੇਡੇਸ਼ਨ ਵਿਧੀ ਕੀ ਹੈ?
ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਢਾਂਚੇ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ
ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ ਵਰਤੀਆਂ ਜਾਣ ਵਾਲੀਆਂ ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ LiMO2 (ਜਿੱਥੇ M=Co, Ni, Mn), LiMn2O4 ਦੀ ਸਪਿਨਲ ਬਣਤਰ, ਅਤੇ LiFePO4 ਦੀ ਓਲੀਵਿਨ ਬਣਤਰ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ। ਬਣਤਰ ਦੀ ਪਰਵਾਹ ਕੀਤੇ ਬਿਨਾਂ, ਜਦੋਂ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਕੈਥੋਡ ਤੋਂ ਡੀਨਟਰਕਲੇਟ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਬਿਜਲਈ ਸਥਿਤੀ ਨੂੰ ਬਣਾਈ ਰੱਖਣ ਲਈ, ਧਾਤ ਤੱਤ ਲਾਜ਼ਮੀ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੱਕ ਉੱਚ ਵੈਲੈਂਸ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਆਕਸੀਡਾਈਜ਼ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਇੱਕ ਪੜਾਅ ਤਬਦੀਲੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਨਾਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਫੇਜ਼ ਪਰਿਵਰਤਨ ਅਕਸਰ ਫੇਜ਼ ਸ਼ਿਫਟਾਂ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਇਸਲਈ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਲਗਾਤਾਰ ਇੰਟਰਕੇਲੇਟ ਅਤੇ ਡੀਨਟਰਕਲੇਟ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਜਾਰੀ ਰਹਿੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਵਿੱਚ, ਇਹ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਥਿਰਤਾ ਲਈ ਖਤਰਾ ਪੈਦਾ ਕਰੇਗੀ। ਐਨੋਡ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ, ਫੇਜ਼ ਸ਼ਿਫਟਾਂ ਅਤੇ ਕੈਥੋਡ ਸਮਗਰੀ ਦੇ ਬਲਕ ਬਣਤਰ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਕਾਰਨ ਹੋਣ ਵਾਲੀ ਅਸਮਾਨ ਉਲਟ ਸਮਰੱਥਾ ਦਾ ਬੈਟਰੀ ਜੀਵਨ 'ਤੇ ਮਹੱਤਵਪੂਰਣ ਪ੍ਰਭਾਵ ਪੈਂਦਾ ਹੈ। ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਦੀ ਇੱਕ ਪਰਤ ਵਾਲੀ ਬਣਤਰ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇਹ ਕਈ ਪਰਤਾਂ ਮੋਟੀਆਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ, ਤਾਂ ਬੈਟਰੀ ਚਾਰਜਿੰਗ ਦੌਰਾਨ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਇੰਟਰਲੇਅਰਾਂ ਵਿੱਚ ਇੰਟਰਕੇਲੇਟ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਲਿਥਿਏਟਿਡ ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਬਾਹਰੀ ਸਰਕਟ ਤੋਂ ਲਿਜਾਏ ਗਏ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਜੋੜਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਇਸ ਸਮੇਂ ਇੰਟਰਲੇਅਰ ਸਪੇਸਿੰਗ ਵਧ ਜਾਂਦੀ ਹੈ; ਡਿਸਚਾਰਜ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਗ੍ਰੈਫਾਈਟ ਇੰਟਰਲੇਅਰਾਂ ਨੂੰ ਛੱਡ ਦਿੰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਬਾਹਰੀ ਸਰਕਟ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਛੱਡ ਦਿੰਦੇ ਹਨ, ਇੱਕ ਡੀਨਟਰਕੇਲੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਆਕਸੀਕਰਨ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਤੋਂ ਗੁਜ਼ਰਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਇਸ ਸਮੇਂ ਇੰਟਰਲੇਅਰ ਸਪੇਸਿੰਗ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਸਰਗਰਮ ਸਮੱਗਰੀ ਦਾ ਭੰਗ
ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦਾ ਭੰਗ ਉਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਜਿੱਥੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚ ਖੋਰ ਦੇ ਕਾਰਨ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦਾ ਭੰਗ ਬੈਟਰੀ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਸੜਨ ਦਾ ਇੱਕ ਕਾਰਨ ਹੈ, ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ ਬੈਟਰੀਆਂ ਦੇ ਚੱਕਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਅਤੇ ਸਟੋਰੇਜ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ' ਤੇ ਵਧੇਰੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਪਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਕੁਝ ਸ਼ਰਤਾਂ ਅਧੀਨ ਪਰਿਵਰਤਨ ਧਾਤੂਆਂ ਦਾ ਭੰਗ ਇੱਕ ਸਮੱਸਿਆ ਹੈ ਜੋ ਸਾਰੀਆਂ LiMO2 ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਹੈ। ਸਰਗਰਮ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਭੰਗ ਹੋਣ ਨਾਲ ਬੈਟਰੀ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਵਿੱਚ ਵਿਗੜਨ ਦੇ ਮੁੱਖ ਕਾਰਨ ਹਨ: $\\textcircled{1}$ ਧਾਤ ਦੇ ਤੱਤਾਂ ਦਾ ਭੰਗ ਸਿੱਧੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਰਗਰਮ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਕਮੀ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਬੈਟਰੀ ਸਮਰੱਥਾ ਦਾ ਨੁਕਸਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ; $\\textcircled{2}$ ਕੈਥੋਡ ਸਾਮੱਗਰੀ ਦਾ ਘੁਲਣ ਕਾਰਨ ਪਦਾਰਥ ਦੀ ਬਣਤਰ ਦੀ ਗਿਰਾਵਟ ਅਤੇ ਕਣਾਂ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਅਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥਾਂ ਦੇ ਗਠਨ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਆਵਾਜਾਈ ਨੂੰ ਰੋਕਦਾ ਹੈ; $\\textcircled{3}$ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਘੋਲਿਤ ਧਾਤ ਦੇ ਆਇਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚ ਐਨੋਡ ਵਿੱਚ ਮਾਈਗਰੇਟ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਐਨੋਡ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਧਾਤ ਜਾਂ ਲੂਣ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਘੱਟ ਸੰਭਾਵੀ ਅਧੀਨ ਜਮ੍ਹਾਂ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਇਹ ਡਿਪਾਜ਼ਿਟ ਲਾਜ਼ਮੀ ਤੌਰ 'ਤੇ ਐਨੋਡ ਸਤਹ 'ਤੇ SEI ਫਿਲਮ ਦੀ ਸਥਿਰਤਾ ਅਤੇ ਮੋਟਾਈ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸਤਹ ਪੋਲੀਰਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਵਧਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਅੰਦਰੂਨੀ ਬੈਟਰੇਸ ਪੋਲਰਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਵਧਦੀ ਹੈ। ਇਸਲਈ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ 'ਤੇ ਸਰਗਰਮ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਘੁਲਣ ਦਾ ਪ੍ਰਭਾਵ ਨਾ ਸਿਰਫ਼ ਭੰਗ ਤੋਂ ਆਉਂਦਾ ਹੈ, ਸਗੋਂ ਪਰਿਵਰਤਨ ਧਾਤਾਂ ਦੇ ਘੁਲਣ ਨਾਲ ਪੈਦਾ ਹੋਏ ਹੋਰ ਮਾੜੇ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਤੋਂ ਵੀ ਆਉਂਦਾ ਹੈ।
ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਖਪਤ
ਲਿਥੀਅਮ- ਆਇਨ ਬੈਟਰੀਆਂ ਦੇ ਡਿਜ਼ਾਇਨ ਵਿੱਚ, ਬੈਟਰੀ ਦੀ ਸਮਰੱਥਾ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕੈਥੋਡ ਨਾਲੋਂ ਥੋੜ੍ਹੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਰੀਸਾਈਕਲ ਕਰਨ ਯੋਗ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਵੀ ਕੈਥੋਡ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇਸਲਈ, ਕੈਥੋਡ ਅਤੇ ਐਨੋਡ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦਾ ਉਲਟਾ ਇੰਟਰਕੈਲੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਡੀਇੰਟਰਕੇਲੇਸ਼ਨ ਬੈਟਰੀ ਸਮਰੱਥਾ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਪਹਿਲੀ ਚਾਰਜ ਅਤੇ ਡਿਸਚਾਰਜ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਐਨੋਡ ਸਤਹ 'ਤੇ ਇੱਕ SEI ਫਿਲਮ ਬਣਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਪੈਸੀਵੇਸ਼ਨ ਫਿਲਮ ਦੇ ਮੁੱਖ ਹਿੱਸੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਅਕਾਰਬਨਿਕ ਪਦਾਰਥ ਹਨ ਜਿਵੇਂ ਕਿ Li2CO3, LiF, Li2O, LiOH ਅਤੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਜੈਵਿਕ ਹਿੱਸੇ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ROCO2Li, ROLI, ਅਤੇ (ROCO2)2Li। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਕੁਝ ਲਿਥਿਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਖਪਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਹ ਸਮਰੱਥਾ ਦਾ ਨੁਕਸਾਨ ਅਟੱਲ ਹੈ। ਐਨੋਡ ਦਾ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ SEI ਫਿਲਮ ਦੀ ਰੂਪ ਵਿਗਿਆਨ ਅਤੇ ਸਥਿਰਤਾ ਨਾਲ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਸਬੰਧਤ ਹੈ, ਅਤੇ ਐਨੋਡ ਸਤਹ 'ਤੇ ਇੱਕ ਸਥਿਰ SEI ਫਿਲਮ ਬਣਾਉਣ ਦੀ ਸਮਰੱਥਾ ਦਾ ਬੈਟਰੀ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ 'ਤੇ ਇੱਕ ਨਾ-{12}}ਪ੍ਰਭਾਵ ਹੈ। SEI ਫਿਲਮ ਦਾ ਗਠਨ ਬੈਟਰੀ ਵਿੱਚ ਸੀਮਤ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਖਪਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਚੱਕਰ ਦੇ ਦੌਰਾਨ SEI ਫਿਲਮ ਨੂੰ ਲਗਾਤਾਰ ਨੁਕਸਾਨ ਪਹੁੰਚਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਐਨੋਡ/ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਇੰਟਰਫੇਸ 'ਤੇ ਆਕਸੀਕਰਨ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਇੱਕ ਨਵੀਂ SEI ਫਿਲਮ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਲਗਾਤਾਰ ਵਾਪਰੇਗੀ। ਇਹ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਸਿਸਟਮ ਵਿੱਚ ਕੈਥੋਡ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸੀਮਤ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਖਪਤ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਕਮੀ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਸੜਨ ਵੱਲ ਖੜਦੀ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਕਮੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਵੱਲ ਖੜਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦਾ ਨੁਕਸਾਨ ਬੈਟਰੀ ਦੇ ਦੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਅਸੰਤੁਲਨ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣਦਾ ਹੈ।
ਅੰਦਰੂਨੀ ਵਿਰੋਧ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ
ਬੈਟਰੀ ਦੀ ਲੰਬੀ-ਮਿਆਦ ਦੇ ਸਾਈਕਲਿੰਗ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਅੰਦਰੂਨੀ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਵੀ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਸੜਨ ਦਾ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਕਾਰਨ ਹੈ। ਅੰਦਰੂਨੀ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਵਿੱਚ ਵਾਧੇ ਦੇ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਕਾਰਨ ਹਨ, ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਦੋ ਪਹਿਲੂਆਂ ਤੋਂ: $\\textcircled{1}$ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ/ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਇੰਟਰਫੇਸ 'ਤੇ ਹੋਣ ਵਾਲੀ ਆਕਸੀਕਰਨ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਦੀ ਸਤਹ ਫਿਲਮ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਐਨੋਡ SEI ਫਿਲਮ ਦੀ ਅਸਥਿਰਤਾ, ਸਤ੍ਹਾ ਦੇ ਨਿਰਮਾਣ ਦੇ ਦੌਰਾਨ ਲਗਾਤਾਰ ਵਧਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਨਵੀਂ ਫਿਲਮਾਂ ਦੇ ਚੱਕਰ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਬੈਟਰੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਵਿਰੋਧ; $\\textcircled{2}$ ਕੈਥੋਡ ਵਿੱਚ ਧਾਤੂ ਆਇਨਾਂ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚ ਘੁਲਣਾ, ਅਤੇ ਭੰਗ ਹੋਏ ਆਇਨਾਈਜ਼ਡ ਧਾਤੂ ਆਇਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਰਾਹੀਂ ਐਨੋਡ ਵਿੱਚ ਮਾਈਗਰੇਟ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਧਾਤ ਜਾਂ ਨਮਕ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਐਨੋਡ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਜਮ੍ਹਾਂ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਧਰੁਵੀਕਰਨ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਖੋਜ ਨੇ ਇਹ ਵੀ ਸਾਬਤ ਕੀਤਾ ਹੈ ਕਿ ਮੌਜੂਦਾ ਕੁਲੈਕਟਰ ਦੀ ਖੋਰ ਅੰਦਰੂਨੀ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਵੀ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਪਰ ਇਹ ਪ੍ਰਭਾਵ ਮੌਜੂਦਾ ਕੁਲੈਕਟਰ ਦੇ ਪ੍ਰੀਟ੍ਰੀਟਮੈਂਟ ਦੇ ਅਧਾਰ ਦੇ ਅਧੀਨ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਛੋਟਾ ਹੈ। ਅੰਦਰੂਨੀ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਊਰਜਾ ਘਣਤਾ ਅਤੇ ਸਮਰੱਥਾ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਵੱਲ ਖੜਦਾ ਹੈ, ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ ਐਨੋਡ ਲਈ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ/ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਇੰਟਰਫੇਸ 'ਤੇ ਹੋਣ ਵਾਲੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਐਨੋਡ ਦੀ ਉਮਰ ਵਧਣ ਦਾ ਮੁੱਖ ਕਾਰਨ ਹੈ।
