ਬੈਟਰੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਿਧੀ ਕੀ ਹੈ?

ਬੈਟਰੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਿਧੀ ਕੀ ਹੈ?

ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਉਦਯੋਗ ਵਿੱਚ LiFePO₄ ਦੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮੀਕਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਿਧੀ ਦੀ ਕੋਈ ਸਹੀ ਅਤੇ ਇਕਸਾਰ ਸਮਝ ਨਹੀਂ ਹੈ। ਕੰਪੋਜ਼ਿਟ ਐਨੀਅਨ (PO₄)³⁻ ਦਾ ਉਪਯੋਗ ਆਇਰਨ-ਆਧਾਰਿਤ ਮਿਸ਼ਰਣਾਂ ਨੂੰ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਬੈਟਰੀ ਕੈਥੋਡਾਂ ਲਈ ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਉਮੀਦਵਾਰ ਸਮੱਗਰੀ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, LiFePO₄ ਦੀ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਬਣਤਰ ਇਸਦੀ ਸੰਚਾਲਕਤਾ ਅਤੇ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਈਨ ਫੈਲਾਅ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਸੀਮਿਤ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮੀਕਲ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਆਉਂਦੀ ਹੈ। ਲੇਅਰਡ ਸਾਮੱਗਰੀ ਦੇ ਉਲਟ, LiMPO₄ ਦੇ ਚਾਰਜ-ਡਿਸਚਾਰਜ ਕਰਵ ਵਿੱਚ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੱਕ ਬਹੁਤ ਹੀ ਸਮਤਲ ਪਠਾਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਦੋ-ਫੇਜ਼ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਖਾਸ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਹੈ, ਮਤਲਬ ਕਿ LiMPO₄ ਅਤੇ MPO₄ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ ਪੜਾਅ ਤਬਦੀਲੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਲਿਥੀਅਮ- ਆਇਨ ਇੰਟਰਕੈਲੇਸ਼ਨ/ਡੀਨ ਦੌਰਾਨ ਵਾਪਰਦੀ ਹੈ।

LiFePO4 ਇੱਕ ਬੈਟਰੀ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜਿੰਗ ਅਤੇ ਡਿਸਚਾਰਜ ਦੇ ਦੌਰਾਨ ਇੱਕ ਦੋ-ਪੜਾਅ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਵਿਧੀ ਵਿੱਚੋਂ ਗੁਜ਼ਰਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ

Reaction mechanism model

ਚਾਰਜਿੰਗ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, Li⁺ FeO₆ ਪਰਤ ਤੋਂ ਪਰਵਾਸ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। Fe²⁺ ਨੂੰ Fe³⁺ ਵਿੱਚ ਆਕਸੀਡਾਈਜ਼ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਸੰਪਰਕ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਸੰਚਾਲਕ ਏਜੰਟ ਅਤੇ ਮੌਜੂਦਾ ਕੁਲੈਕਟਰ ਦੁਆਰਾ ਬਾਹਰੀ ਸਰਕਟ ਤੋਂ ਨੈਗੇਟਿਵ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਤੱਕ ਯਾਤਰਾ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਡਿਸਚਾਰਜ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਉਲਟ ਹੈ.

ਇਸ ਦੋ- ਪੜਾਅ ਦੇ ਵਿਵਹਾਰ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਨ ਲਈ, ਪਾਧੀ ਅਤੇ ਗੁੱਡਨਫ ਆਦਿ। ਸਭ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ "ਕੋਰ-ਸ਼ੈੱਲ ਮਾਡਲ" ਦਾ ਪ੍ਰਸਤਾਵ ਕੀਤਾ, ਜੋ ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਇੰਟਰਕੈਲੇਸ਼ਨ/ਡੀਨਟਰਕੇਲੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ LiFePO₄/FePO₄ ਦੋ-ਫੇਜ਼ ਇੰਟਰਫੇਸ 'ਤੇ ਵਾਪਰਦੀ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 4-3a ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ।

ਚਾਰਜਿੰਗ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, LiFePO₄/FePO₄ ਇੰਟਰਫੇਸ ਲਗਾਤਾਰ ਸਤ੍ਹਾ ਤੋਂ ਕੇਂਦਰ ਵੱਲ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਕੋਰ ਵੱਲ ਧੱਕਦਾ ਹੈ। Li⁺ ਲਗਾਤਾਰ ਬਾਹਰ ਵੱਲ ਪਰਵਾਸ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਬਾਹਰੀ LiFePO₄ ਲਗਾਤਾਰ FePO₄ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਇੱਕ ਪ੍ਰਭਾਵੀ ਕਰੰਟ ਨੂੰ ਬਣਾਈ ਰੱਖਣ ਲਈ ਨਵੇਂ ਬਣੇ ਦੋ-ਫੇਜ਼ ਇੰਟਰਫੇਸ ਵਿੱਚੋਂ ਲਗਾਤਾਰ ਲੰਘਦੇ ਹਨ, ਪਰ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਈਨ ਫੈਲਾਅ ਦੀ ਦਰ ਕੁਝ ਸ਼ਰਤਾਂ ਅਧੀਨ ਸਥਿਰ ਰਹਿੰਦੀ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਦੋ ਪੜਾਵਾਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਇੰਟਰਫੇਸ ਸੁੰਗੜਦਾ ਹੈ, ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦਾ ਪ੍ਰਸਾਰ ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਪ੍ਰਭਾਵੀ ਕਰੰਟ ਨੂੰ ਬਣਾਈ ਰੱਖਣ ਲਈ ਨਾਕਾਫ਼ੀ ਹੋਵੇਗਾ। ਕਣ ਕੋਰ ਵਿੱਚ LiFePO₄ ਦੀ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਵਰਤੋਂ ਨਹੀਂ ਕੀਤੀ ਜਾਵੇਗੀ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਸਮਰੱਥਾ ਦਾ ਨੁਕਸਾਨ ਹੋਵੇਗਾ। ਚਾਰਜਿੰਗ ਪੂਰੀ ਹੋਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਅਣਵਰਤਿਆ LiFePO₄ ਕਣ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਵਿੱਚ ਰਹੇਗਾ।

ਇਸ ਗੱਲ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਰੱਖਦੇ ਹੋਏ ਕਿ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਇੱਕੋ ਸਮੇਂ ਕਈ ਸਾਈਟਾਂ 'ਤੇ ਇੰਟਰਕੇਲੇਟ ਅਤੇ ਡੀਨਟਰਕੇਲੇਟ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਐਂਡਰਸਨ ਐਟ ਅਲ. ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਨੁਕਸਾਨ ਦੀ ਵਿਆਖਿਆ ਕਰਨ ਲਈ ਮੋਜ਼ੇਕ ਮਾਡਲ ਦਾ ਪ੍ਰਸਤਾਵ ਕੀਤਾ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 4-3b ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਮੋਜ਼ੇਕ ਮਾਡਲ ਮੰਨਦਾ ਹੈ ਕਿ ਹਾਲਾਂਕਿ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਇੰਟਰਕੈਲੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਡੀਇੰਟਰਕੇਲੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ LiFePO₄/FePO₄ ਦੋ-ਫੇਜ਼ ਇੰਟਰਫੇਸ 'ਤੇ ਹੈ, ਇਹ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਕਣ ਦੇ ਅੰਦਰ ਕਿਸੇ ਵੀ ਸਥਾਨ 'ਤੇ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਚਾਰਜਿੰਗ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, FePO₄ ਖੇਤਰ ਕਣ 'ਤੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਬਿੰਦੂਆਂ 'ਤੇ ਵੱਡਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਹਨਾਂ ਖੇਤਰਾਂ ਦੇ ਕਿਨਾਰੇ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨਾਲ ਸੰਪਰਕ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਗੈਰ-ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਯੋਗ ਡੈੱਡ ਜ਼ੋਨ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸਮਰੱਥਾ ਦਾ ਨੁਕਸਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਡਿਸਚਾਰਜਿੰਗ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਉਲਟ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਾਪਰਦੀ ਹੈ, ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ FePO₄ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਇੰਟਰਕਲੇਟਿੰਗ ਦੇ ਨਾਲ। ਕੋਰ 'ਤੇ ਉਹ ਹਿੱਸਾ ਜਿੱਥੇ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਆਪਸ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਸਮਰੱਥਾ ਦਾ ਨੁਕਸਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

Figure 4-3 Lithium-ion intercalation/deintercalation model of lithium iron phosphate battery

ਦੋ ਸਿਧਾਂਤਕ ਮਾਡਲਾਂ ਨੂੰ ਇੱਕੋ ਸਮੇਂ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ, ਪਰ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਦੁਆਰਾ ਕੋਰ-ਸ਼ੈਲ ਮਾਡਲ ਨੂੰ ਵਧੇਰੇ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਵੀਕਾਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਹਾਲਾਂਕਿ ਸ਼ੈੱਲ ਅਤੇ ਕੋਰ ਦੀਆਂ ਖਾਸ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵਿਵਾਦਗ੍ਰਸਤ ਰਹਿੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਇਹਨਾਂ ਦੋ ਮਾਡਲਾਂ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ, ਇਹ ਸਿੱਟਾ ਕੱਢਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਅਤੇ ਚਾਰਜ ਦੇ ਪ੍ਰਸਾਰ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ ਪੂਰੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਵਿਹਾਰਕ ਉਪਯੋਗ ਲਈ ਨਿਰਣਾਇਕ ਕਾਰਕ ਹਨ। ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਰਨ ਫਾਸਫੇਟ ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਤਿਆਰੀ ਵਿੱਚ, ਛੋਟੇ ਅਤੇ ਇਕਸਾਰ ਕਣ ਆਕਾਰ (ਨੈਨੋਸਕੇਲ ਜਾਂ ਮਾਈਕ੍ਰੋਪੋਰਸ) ਵਾਲੇ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਦੇ ਯਤਨ ਕੀਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਕਾਰਬਨ ਕੋਟਿੰਗ (ਨੈਨੋਕਾਰਬਨ ਫਿਲਮ) ਅਤੇ ਆਇਨ ਡੋਪਿੰਗ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਚਾਲਕਤਾ ਅਤੇ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਪ੍ਰਸਾਰ ਨੂੰ ਬਿਹਤਰ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

LiMPO ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੀ ਡੂੰਘੀ ਸਮਝ ਦੇ ਨਾਲ, ਇਹ ਪਾਇਆ ਗਿਆ ਕਿ ਇਹਨਾਂ ਦੋ ਮਾਡਲਾਂ ਨੇ LiMPO ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਟ੍ਰਾਂਸਪੋਰਟ ਦੀਆਂ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਐਨੀਸੋਟ੍ਰੋਪਿਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਨੂੰ ਨਜ਼ਰਅੰਦਾਜ਼ ਕੀਤਾ ਹੈ। ਲੈਫੋਂਟ ਨੇ "ਕੋਰ-ਸ਼ੈੱਲ ਮਾਡਲ" ਦੀਆਂ ਕਮੀਆਂ ਨੂੰ ਠੀਕ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ "ਨਵਾਂ ਕੋਰ-ਸ਼ੈੱਲ ਮਾਡਲ" ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਕੀਤਾ। ਇਸ 'ਤੇ ਬਣਦੇ ਹੋਏ, ਡੇਲਮਾਸ ਨੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਡਿਪਲੇਸ਼ਨ ਰਾਜਾਂ ਵਿੱਚ LiFePO ਕਣਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕੀਤਾ ਅਤੇ ਇੱਕ "ਡੋਮਿਨੋ-ਕੈਸਕੇਡ ਮਾਡਲ" ਦਾ ਪ੍ਰਸਤਾਵ ਕੀਤਾ, ਜੋ ਕਿ ਨੈਨੋਸਕੇਲ ਕਣਾਂ ਦੇ ਤੇਜ਼ ਚਾਰਜ ਅਤੇ ਡਿਸਚਾਰਜ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਸਮਝਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 4-4 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ।

ਉਪਰੋਕਤ ਮਾਡਲਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਅੰਤਰਾਂ ਦੇ ਬਾਵਜੂਦ, ਮੁੱਖ ਮੁੱਦਾ ਦੋ-ਫੇਜ਼ ਇੰਟਰਫੇਸ ਦੀ ਪੂਰਵ-ਅਨੁਮਾਨ ਅਤੇ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਵਿੱਚ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ ਲਿਥੀਅਮ ਸੰਮਿਲਨ/ਐਕਸਟ੍ਰਕਸ਼ਨ ਅਤੇ ਪੜਾਅ ਪਰਿਵਰਤਨ ਦੀ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਕਣਾਂ ਦੇ ਆਕਾਰ, ਰੂਪ ਵਿਗਿਆਨ ਅਤੇ ਭੌਤਿਕ ਕੈਮੀਕਲ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ 'ਤੇ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਨਿਰਭਰ ਹਨ, ਉਪਰੋਕਤ ਚਰਚਾਵਾਂ (ਮਾਡਲਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਟਕਰਾਅ ਸਮੇਤ) ਨਾਕਾਫ਼ੀ ਪ੍ਰਯੋਗਾਤਮਕ ਸਥਿਤੀਆਂ ਕਾਰਨ ਹੋ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ।

ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪੀ ਅਤੇ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਦੇ ਨਾਲ, LiMPO4 ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਪੜਾਅ ਪਰਿਵਰਤਨ ਦੌਰਾਨ ਠੋਸ ਹੱਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਅਤੇ ਵਿਚਕਾਰਲੇ ਪੜਾਵਾਂ ਨੂੰ ਦੇਖਿਆ ਅਤੇ ਖੋਜਿਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ LiMPO4 ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਹੋਰ ਪੜਾਅ ਤਬਦੀਲੀ ਵਿਧੀ ਮੌਜੂਦ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਖਾਸ ਠੋਸ ਘੋਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚ, ਸੈੱਲ ਪੈਰਾਮੀਟਰ ਅਤੇ ਸੈੱਲ ਵਾਲੀਅਮ ਪੜਾਅ ਪਰਿਵਰਤਨ ਦੌਰਾਨ ਨਿਰੰਤਰ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਕੁਝ ਅਤਿਅੰਤ ਟੈਸਟਿੰਗ ਸਥਿਤੀਆਂ ਅਤੇ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਵਿਧੀਆਂ ਦੁਆਰਾ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਅਲਟਰਾ-ਛੋਟੇ ਕਣ (ਨੈਨੋਸਕੇਲ) ਅਤੇ ਉੱਚ-ਦਰ ਚਾਰਜ-ਡਿਸਚਾਰਜ (10C ਤੋਂ ਉੱਪਰ), ਠੋਸ ਹੱਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਅਤੇ ਵਿਚਕਾਰਲੇ ਪੜਾਵਾਂ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਨੂੰ LiMPO4 ਵਿੱਚ ਦੇਖਿਆ ਗਿਆ ਹੈ।

ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਚਾਰਜ-ਡਿਸਚਾਰਜ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੌਰਾਨ ਪੜਾਅ ਪਰਿਵਰਤਨ। ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਬੈਟਰੀਆਂ ਚਾਰਜ ਦੇ ਦੌਰਾਨ ਚੰਗੀ ਰਿਵਰਸਬਿਲਟੀ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ-ਡਿਸਚਾਰਜ ਚੱਕਰ, ਜੋ ਕਿ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਡੀਨਟਰਕੇਲੇਸ਼ਨ/ਇੰਟਰਕਲੇਸ਼ਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਫੇਜ਼ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਢਾਂਚਾਗਤ ਸਮਾਨਤਾ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਹੈ। ਚਾਰਜ-ਡਿਸਚਾਰਜ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਬੈਟਰੀ ਦੀ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਸੜਨ ਦਾ ਪੜਾਅ ਪਰਿਵਰਤਨ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ ਨਾਲ ਨੇੜਿਓਂ ਸਬੰਧ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। LiFePO4 ਦੀ ਬਣਤਰ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, [100]pmnb ਦਿਸ਼ਾ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਮਾਈਗ੍ਰੇਸ਼ਨ ਲਈ ਸਭ ਤੋਂ ਅਨੁਕੂਲ ਹੈ, ਅਤੇ ਦੋ ਪੜਾਵਾਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਇੰਟਰਫੇਸ ਚਾਰਜ-ਡਿਸਚਾਰਜ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੌਰਾਨ c-ਧੁਰੇ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ ਚਲਦਾ ਹੈ।

(1) LiFePO₄/FePO₄The ratio of LiFePO₄/FePO₄ changes continuously with the battery charge-discharge reaction (the value of x in LiₓFePO₄ changes continuously). As lithium ions are extracted, the intensity of the diffraction peak produced by LiFePO₄ gradually decreases. When δ>0.2, Li₁₋δFePO₄ ਦੀ ਵਿਭਿੰਨਤਾ ਸਿਖਰ ਅਲੋਪ ਹੋਣੀ ਸ਼ੁਰੂ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ FePO₄ ਦੁਆਰਾ ਪੈਦਾ ਕੀਤੀ ਵਿਭਿੰਨਤਾ ਸਿਖਰ ਦੀ ਤੀਬਰਤਾ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਵਧਦੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਦੇ ਉਲਟ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਨੂੰ ਦਾਖਲ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, FePO₄ ਦੁਆਰਾ ਪੈਦਾ ਕੀਤੀ ਵਿਭਿੰਨਤਾ ਸਿਖਰ ਦੀ ਤੀਬਰਤਾ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ Li₁₋δFePO₄ ਦੁਆਰਾ ਪੈਦਾ ਕੀਤੀ ਗਈ ਵਿਭਿੰਨਤਾ ਪੀਕ ਦੀ ਤੀਬਰਤਾ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਵੱਧ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

(2) LiₓFePO₄/Li₁₋yFePO₄ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ LiₓFePO₄ Fe³⁺/Fe²⁺ ਮਿਕਸਡ-ਵੈਲੈਂਸ ਮੇਸੋਫੇਜ਼ LiₐFePO₄/Li₁₋ FePO₄ ਦਾ ਮਿਸ਼ਰਣ ਹੈ। ਅਤੇ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਚਾਰਜਿੰਗ ਅਤੇ ਡਿਸਚਾਰਜਿੰਗ ਦੌਰਾਨ ਕੈਰੀਅਰ ਦੀ ਘਣਤਾ ਅਤੇ ਹੌਪਿੰਗ ਸੰਭਾਵਨਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਪਾਊਡਰ ਨਿਊਟ੍ਰੌਨ ਵਿਭਿੰਨਤਾ ਨੇ ਖੁਲਾਸਾ ਕੀਤਾ ਕਿ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 0.05 ਅਤੇ 0.11 ਲਈ ਅਨੁਕੂਲ ਮੁੱਲ ਹਨ। ਆਇਨ ਡੋਪਿੰਗ, ਤਾਪਮਾਨ, ਪਰਿਵਰਤਨ ਧਾਤੂ, ਕਣ ਦਾ ਆਕਾਰ, ਅਤੇ ਜ਼ਿਆਦਾ ਸੰਭਾਵੀ 'ਤੇ ਗੈਰ- ਸੰਤੁਲਨ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਵਰਗੇ ਕਾਰਕ ਅਤੇ ਦੇ ਮੁੱਲਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਦੇ ਮੁੱਲਾਂ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣਾ ਅਤੇ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਚਾਰਜਿੰਗ ਅਤੇ ਡਿਸਚਾਰਜ ਦੇ ਦੌਰਾਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਦੀ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਕਰੇਗਾ।

450 ਡਿਗਰੀ 'ਤੇ, LiₓFePO₄ ਦਾ ਇੱਕ ਠੋਸ ਹੱਲ ਮੌਜੂਦ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ, ਦੋ ਮੈਟਾਸਟੇਬਲ ਪੜਾਅ ਮੌਜੂਦ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: Li₀.₇₅FePO₄ ਅਤੇ Li₀.₅FePO₄। 500 ਡਿਗਰੀ ਤੋਂ ਉੱਪਰ, LiₓFePO₄ ਗੈਰ-ਜੈਤੂਨ ਦੇ ਮਿਸ਼ਰਣਾਂ ਵਿੱਚ ਸੜਨਾ ਸ਼ੁਰੂ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ; ਇਹਨਾਂ ਫਾਸਫੇਟਸ ਜਾਂ ਫਾਸਫਾਈਡਾਂ ਦੀ ਰਚਨਾ ਅਤੇ ਸਮੱਗਰੀ x ਦੇ ਮੁੱਲ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। 400 ਅਤੇ 500 ਡਿਗਰੀ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ, ਸਿਰਫ LiₓFePO₄ ਦਾ ਇੱਕ ਠੋਸ ਹੱਲ ਮੌਜੂਦ ਹੈ।

ਕੂਲਿੰਗ ਦੌਰਾਨ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਹੀਟਿੰਗ ਦੌਰਾਨ ਹੋਣ ਵਾਲੀਆਂ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਨਾਲੋਂ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਕੂਲਿੰਗ ਦੌਰਾਨ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੀ ਰਚਨਾ x ਦੇ ਮੁੱਲ ਅਤੇ ਥਰਮਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਠੰਡਾ ਹੋਣ 'ਤੇ, LiₓFePO₄ ਪਹਿਲਾਂ ਦੋ ਗੈਰ-ਓਲੀਵਿਨ ਪੜਾਵਾਂ ਦੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਵਿੱਚ ਕੰਪੋਜ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸਦਾ ਅਨੁਪਾਤ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ x ਦੇ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਮੁੱਲ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਤਾਪਮਾਨ (140±20 ਡਿਗਰੀ) ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਦੋ-ਫੇਜ਼ ਸਿਸਟਮ ਇੱਕ ਹੋਰ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਬਣ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ LiFePO₄ ਅਤੇ FePO₄ ਦੋ ਹੋਰ ਓਲੀਵਿਨ-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮਿਸ਼ਰਣਾਂ, Liₓ₁FePO₄ ਅਤੇ Liₓ₂FePO₄ ਦੇ ਨਾਲ ਇਕੱਠੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਇਸ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੀ ਉਮਰ ਵਧਣ ਨਾਲ ਚਾਰ-ਫੇਜ਼ ਸਿਸਟਮ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ LiFePO₄ ਅਤੇ FePO₄ ਦੇ ਦੋ{10}}ਫੇਜ਼ ਸਿਸਟਮ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

Battery reaction mechanism

FePO₄ ਕਈ ਸੰਰਚਨਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਹੈ: ① LiFePO₄ ਦੇ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਮਿਟਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਆਰਥੋਰਹੋਮਬਿਕ FePO₄ ਬਣਦਾ ਹੈ; ② ਟ੍ਰਾਈਕਲੀਨਿਕ FePO₄ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਕੁਆਰਟਜ਼-ਵਰਗ ਬਣਤਰ ਹੈ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਸਾਰੇ ਕੈਸ਼ਨ ਟੈਟਰਾਹੇਡ੍ਰਲ ਤਾਲਮੇਲ ਹਨ; ③ ਮੋਨੋਕਲੀਨਿਕ ਅਤੇ ਆਰਥੋਰਹੋਮਬਿਕ FePO₄ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹਾਈਡ੍ਰੇਟਸ ਤੋਂ ਤਿਆਰ ਕੀਤੇ ਜਾ ਸਕਦੇ ਹਨ। FePO₄ ਦੇ ਇਹ ਸਾਰੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲਿਨ ਰੂਪ, ਅਤੇ ਨਾਲ ਹੀ ਅਮੋਰਫਸ FePO₄, ਨੂੰ ਗਰਮ ਕਰਨ 'ਤੇ ਟ੍ਰਾਈਕਲੀਨਿਕ FePO₄ ਵਿੱਚ ਬਦਲਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

LiFePO₄ ਤੋਂ FePO₄ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੌਲੀ ਅਤੇ ਅਧੂਰੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਪਰ ਜਦੋਂ ਤਾਪਮਾਨ 500 ਡਿਗਰੀ ਤੋਂ ਵੱਧ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਪੂਰਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਬੈਟਰੀ ਓਪਰੇਟਿੰਗ ਹਾਲਤਾਂ ਦੇ ਤਹਿਤ, ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਥਿਰ ਹੈ। LiFePO₄ ਦੇ ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, FePO₄ ਦੀ ਅਣਹੋਂਦ ਨੂੰ ਯਕੀਨੀ ਬਣਾਉਣਾ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਮੌਜੂਦ ਹੈ, ਤਾਂ ਟ੍ਰਾਈਕਲੀਨਿਕ FePO₄ ਗਰਮ ਹੋਣ 'ਤੇ ਉਤਪੰਨ ਹੋਵੇਗਾ, ਜਿਸ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਰਗਰਮ ਗਲਾਸ ਵਾਲਾ ਪੜਾਅ ਨਹੀਂ ਹੋਵੇਗਾ।

ਆਇਨ ਡੋਪਿੰਗ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ। 10⁻² S/cm ਤੱਕ ਪਹੁੰਚਣ ਵਾਲੀ ਚਾਲਕਤਾ ਵਾਲੀ ਪੀ-ਕਿਸਮ ਦੀ ਅਰਧ-ਚਾਲਕ ਸੰਚਾਲਕ ਸਮੱਗਰੀ ਆਇਨ ਡੋਪਿੰਗ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਡੋਪਿੰਗ ਇੱਕ ਬਹੁਤ ਹੀ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਹੈ: ਇੱਕ ਪਾਸੇ, ਸਥਾਨਕ ਘਣਤਾ ਅਨੁਮਾਨ (LDA) ਦੇ ਅਧੀਨ LiFePO₄ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਢਾਂਚੇ ਦੀ ਘਣਤਾ ਫੰਕਸ਼ਨਲ ਥਿਊਰੀ (DFT) ਗਣਨਾਵਾਂ ਅਤੇ ਜਨਰਲਾਈਜ਼ਡ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਅਨੁਮਾਨ (GGA) ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿ ਸਮੱਗਰੀ ਨੂੰ ਇੱਕ ਧਾਤੂ ਜਾਂ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਨੀਆਂ ਚਾਹੀਦੀਆਂ ਹਨ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮੈਟੋਲਿਕ ਜਾਂ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮਗਰੀ ਦੇ ਸੰਚਾਲਨ ਦੇ ਨਾਲ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ ਬੈਂਡ ਦੇ ਨਾਲ. 0.3 eV, ਜੋ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਖੋਜੀ ਗਈ ਘੱਟ ਚਾਲਕਤਾ ਨਾਲ ਅਸੰਗਤ ਹੈ। ਦੂਜੇ ਪਾਸੇ, ਆਇਨ ਡੋਪਿੰਗ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਔਰਬਿਟਲਾਂ ਅਤੇ ਕੁਲੋਂਬ ਪਰਸਪਰ ਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਰੱਖਦੇ ਹੋਏ, ਇੱਕ ਸੁਧਾਰਿਆ ਹੋਇਆ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਬਣਤਰ ਸਿਧਾਂਤਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸੰਭਵ ਹੈ।

Mg- ਜਾਂ Cr-ਡੋਪਡ LiFePO₄ ਦੀਆਂ DFT ਗਣਨਾਵਾਂ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਦੀ ਅਧਿਕਤਮ ਘਣਤਾ ਫਰਮੀ ਪੱਧਰ ਦੇ ਨੇੜੇ ਸਥਿਤ ਹੈ, ਜੋ ਡੋਪਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਧਾਤੂ ਚਾਲਕਤਾ ਦੀ ਵਿਆਖਿਆ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਆਇਨ ਡੋਪਿੰਗ ਕਾਰਨ ਸੰਚਾਲਕਤਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੇਠ ਲਿਖੇ ਕਾਰਕਾਂ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ:

1) ਚਾਰਜ ਕੈਰੀਅਰ ਖੇਤਰਾਂ ਦੇ ਕਿਨਾਰਿਆਂ ਨੂੰ ਧਾਤੂ ਬਣਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

2) ਆਇਨ ਡੋਪਿੰਗ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਅਤੇ ਕੰਡਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਦੀ ਚੌੜਾਈ ਨੂੰ ਸੰਕੁਚਿਤ ਕਰਦੀ ਹੈ।

3) ਇੱਕ ਖਾਸ ਨਾਜ਼ੁਕ ਇਕਾਗਰਤਾ ਤੋਂ ਵੱਧ ਕੇ, ਡੋਪੈਂਟ ਆਇਨਾਂ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਵੇਵ ਫੰਕਸ਼ਨ ਇੱਕ ਸੰਚਾਲਨ ਬੈਂਡ ਦੇ ਗਠਨ ਵੱਲ ਖੜਦਾ ਹੈ।

4) ਡੋਪੈਂਟ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਕਿਸਮ, ਇਕਾਗਰਤਾ ਅਤੇ ਵੰਡ।

5) ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ M-O ਧਾਤ ਦੇ ਆਕਸਾਈਡਾਂ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਧਾਤੂ ਸੰਚਾਲਨ ਬੈਂਡ ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ M-M ਬਾਂਡ ਦੀ ਦੂਰੀ 3 × 10⁻¹⁰ ਮੀਟਰ ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

6) ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਜੈਵਿਕ ਕਾਰਬਨ ਨੂੰ ਜੋੜਨ ਨਾਲ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਕਾਰਬਨ ਕੋਟਿੰਗ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਇੱਕ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਸੰਚਾਲਨ ਮਾਰਗ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।

7) Fe₂P ਦੀ ਦਿੱਖ. ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਵਾਧੂ ਕਾਰਬਨ ਦਾ ਜੋੜ ਫਾਸਫੇਟ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ.

Ion doping and conductivity

8) Fe³⁺/Fe²⁺ ਰੇਡੌਕਸ ਜੋੜਾ LiFePO₄ ਦੀ ਕਮੀ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ।

LiFePO₄ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤੇ ਜਾਣ ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਸ ਦੇ ਨਾਲ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਸਮੱਗਰੀ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋ ਕੈਮੀਕਲ ਵਿਵਹਾਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਦੇ ਅੰਦਰ ਇਸਦੀ ਸਤਹ ਰਸਾਇਣ ਨਾਲ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਸਬੰਧ ਰੱਖਦਾ ਹੈ। ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਇੱਕ ਪੈਸੀਵੇਸ਼ਨ ਫਿਲਮ ਬਣਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਫਿਲਮ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਦੇ ਪ੍ਰਸਾਰ ਦੀ ਸਹੂਲਤ ਦਿੰਦੀ ਹੈ, ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਨੁਕਸਾਨ ਨੂੰ ਰੋਕਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਸੰਮਿਲਨ/ਨਿਰਮਾਣ ਦੌਰਾਨ ਵਾਲੀਅਮ ਅਤੇ ਸਤਹ ਦੇ ਬਦਲਾਅ ਦਾ ਸਾਮ੍ਹਣਾ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਕਾਰਬਨ-ਕੋਟੇਡ LiFePO₄ ਸਤਹ ਫਿਲਮਾਂ ਵਿੱਚ LiF, LiPF₆, LiₓFᵧ⁻, ਅਤੇ LiₓPOᵧFᶻ⁻ ਵਰਗੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

ਆਮ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਸ ਵਿੱਚ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਅਲਕਾਈਲ ਕਾਰਬੋਨੇਟਸ ਅਤੇ ਲਿਥੀਅਮ ਲੂਣ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸਾਰੀਆਂ ਸੰਭਵ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਗੁਜ਼ਰਦੀ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, LiPF₆ ਹੱਲਾਂ ਵਿੱਚ, LiFePO₄ ਅਤੇ HF ਦੀ ਟਰੇਸ ਮਾਤਰਾ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਐਸਿਡ-ਬੇਸ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਅਟੱਲ ਹੈ। ਇਲੈਕਟੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚ ਐਚਐਫ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਦੇ ਦੋ ਨੁਕਸਾਨਦੇਹ ਪ੍ਰਭਾਵ ਹਨ: ਪਹਿਲਾ, ਆਇਰਨ ਆਇਨਾਂ ਅਤੇ ਪ੍ਰੋਟੋਨਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਬਦਲੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ; ਅਤੇ ਦੂਜਾ, ਕਣ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਲੀ ਆਇਨਾਂ ਅਤੇ F ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ LiF ਬਣਾਉਣ ਲਈ, ਜੋ Li⁺ ਦੇ ਪ੍ਰਸਾਰ ਵਿੱਚ ਰੁਕਾਵਟ ਪਾਉਂਦੀ ਹੈ।

ਆਇਰਨ ਆਇਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਸ ਵਿੱਚ ਘੁਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਵੱਖ-ਵੱਖ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਾਂ ਵਿੱਚ LiFePO₄ ਦੇ ਆਇਰਨ ਆਇਨ ਦੇ ਘੁਲਣ 'ਤੇ ਕੀਤੇ ਗਏ ਟੈਸਟਾਂ ਨੇ ਹੇਠ ਲਿਖਿਆਂ ਦਾ ਖੁਲਾਸਾ ਕੀਤਾ:

1) ਤੇਜ਼ਾਬੀ ਗੰਦਗੀ ਤੋਂ ਮੁਕਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਾਂ ਵਿੱਚ, ਉੱਚੇ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ ਵੀ, ਆਇਰਨ ਆਇਨਾਂ ਦਾ ਘੁਲਣ ਅਤੇ ਸਰਗਰਮ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਪੁੰਜ ਦਾ ਨੁਕਸਾਨ ਨਾਮੁਮਕਿਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

2) ਉੱਚ ਘੋਲ ਦੀ ਐਸੀਡਿਟੀ ਆਇਰਨ ਆਇਨ ਨੂੰ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਘੁਲਣ ਵੱਲ ਖੜਦੀ ਹੈ।

3) ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਆਇਰਨ ਆਇਨ ਦੇ ਘੁਲਣ ਨੂੰ ਆਸਾਨ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।

4) ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਅੰਦਰ ਉੱਚੀ ਕਾਰਬਨ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਸਥਿਰਤਾ ਵਧਦੀ ਹੈ।

ਸਰਗਰਮ ਸਮੱਗਰੀ ਅਤੇ ਬਾਈਂਡਰ ਵਿਚਕਾਰ ਸੰਪਰਕ ਖੇਤਰ ਖੋਰ ਲਈ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਖੋਰ ਨੂੰ ਇੱਕ ਖਾਰੀ ਮੇਸੋਫੇਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਜਾਂ ਐਸਿਡਿਕ ਸਕਾਰਵਿੰਗ ਐਡਿਟਿਵਜ਼ ਨੂੰ ਲਾਗੂ ਕਰਕੇ ਬਚਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। LiFePO₄ ਨੂੰ ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤਦੇ ਹੋਏ ਲਿਥਿਅਮ-ਆਇਨ ਬੈਟਰੀਆਂ ਵਿੱਚ, ਗੈਰ-ਤੇਜ਼ਾਬੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਸ ਜਾਂ ਕਾਰਬਨ ਜੋੜ ਜਾਂ LiFePO₄ ਦੀ ਪਰਤ ਨੂੰ ਵੱਡੇ ਨੁਕਸਾਨ ਨੂੰ ਰੋਕਣ ਲਈ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

LiFePO₄ ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੀਆਂ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਅਜੇ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸਮਝੀਆਂ ਨਹੀਂ ਗਈਆਂ ਹਨ। ਇਹ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਮੰਨਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਕਣਾਂ ਦਾ ਆਕਾਰ ਅਤੇ ਵੰਡ, ਚਾਲਕਤਾ, ਆਇਨ ਪ੍ਰਸਾਰ, ਪੜਾਅ ਤਬਦੀਲੀ (ਚਾਰਜ-ਡਿਸਚਾਰਜ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ), ਅਤੇ ਕਾਰਬਨ ਕੋਟਿੰਗ/ਡੋਪਿੰਗ ਸਾਰੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਚਾਰਜ-ਡਿਸਚਾਰਜ ਦਰਾਂ 'ਤੇ ਬੈਟਰੀ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਯੂਨੀਫਾਰਮ ਕਾਰਬਨ ਡੋਪਿੰਗ ਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਸਰਗਰਮ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਇੱਕੋ ਥਾਂ 'ਤੇ ਪਾਇਆ ਅਤੇ ਕੱਢਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਧਰੁਵੀਕਰਨ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ।

(1) ਸਮਰੱਥਾ 'ਤੇ ਚਾਲਕਤਾ ਦਾ ਪ੍ਰਭਾਵ ਸ਼ੁੱਧ LiFePO₄ ਦੀ ਘੱਟ ਚਾਲਕਤਾ ਸਿੱਧੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਬੈਟਰੀ ਦੀ ਉੱਚ- ਦਰ ਡਿਸਚਾਰਜ ਸਮਰੱਥਾ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਸ਼ੁੱਧ LiFePO₄ ਦੀ ਸੰਚਾਲਕਤਾ ਲਗਭਗ 10⁻⁹ S/cm ਹੈ, ਅਤੇ ਡਿਸਚਾਰਜ ਸਮਰੱਥਾ 0.2C ਡਿਸਚਾਰਜ ਦਰ 'ਤੇ 148 mA·h/g ਤੋਂ 5C ਡਿਸਚਾਰਜ ਦਰ 'ਤੇ 85 mA·h/g ਤੱਕ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਘਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਕੈਥੋਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਉੱਚ- ਦਰ ਡਿਸਚਾਰਜ ਸਮਰੱਥਾ ਹਮੇਸ਼ਾ ਵਧਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਨਾਲ ਨਹੀਂ ਵਧਦੀ। ਘੱਟ ਚਾਲਕਤਾ 'ਤੇ, ਚਾਲਕਤਾ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮੀਕਲ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ ਨੂੰ ਸੁਧਾਰਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਪਦਾਰਥਕ ਸੰਚਾਲਕਤਾ ਇੱਕ ਖਾਸ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਮੁੱਲ ਤੋਂ ਵੱਧ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਸੰਚਾਲਕਤਾ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਦਰ ਸਮਰੱਥਾ ਲਈ ਨਿਰਣਾਇਕ ਕਾਰਕ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। LiFe₀.₉Ni₀.₁PO₄ (1.0 × 10⁻⁷ S/cm), ਇਸਦੀ ਘੱਟ ਚਾਲਕਤਾ ਦੇ ਨਾਲ, LiFePO₄ (4.0 × 10⁻⁶ S/cm) ਨਾਲੋਂ ਬਿਹਤਰ ਉੱਚ- ਡਿਸਚਾਰਜ ਸਮਰੱਥਾ ਨੂੰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, 9 m·g·0mAg/Ah/5 ਦੀ ਡਿਸਚਾਰਜ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਨਾਲ ਕ੍ਰਮਵਾਰ, 10C ਡਿਸਚਾਰਜ ਦਰ 'ਤੇ। ਇਹ ਸੁਝਾਅ ਦਿੰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਦੇ ਪ੍ਰਸਾਰ ਨੇ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਬੈਟਰੀਆਂ ਦੀਆਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮੀਕਲ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਨਿਰਣਾਇਕ ਕਾਰਕ ਵਜੋਂ ਚਾਲਕਤਾ ਨੂੰ ਬਦਲ ਦਿੱਤਾ ਹੈ।

(2) ਲਿਥੀਅਮ-ਆਈਨ ਫੈਲਾਅ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਫੈਲਾਅ ਅੰਦਰੂਨੀ ਅਤੇ ਬਾਹਰੀ ਕਾਰਕਾਂ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਬਾਹਰੀ ਕਾਰਕਾਂ ਵਿੱਚ ਕਣ ਦਾ ਆਕਾਰ, ਵੰਡ, ਅਤੇ ਰੂਪ ਵਿਗਿਆਨ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਅੰਦਰੂਨੀ ਕਾਰਕ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਲਿਥੀਅਮ- ਆਇਨ ਪ੍ਰਸਾਰ ਗੁਣਾਂ ਦਾ ਹਵਾਲਾ ਦਿੰਦੇ ਹਨ। ਲਿਥੀਅਮ- ਆਇਨ ਪ੍ਰਸਾਰ ਗੁਣਾਂਕ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਮੁੱਲ ਹੈ; ਲੀਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਫੈਲਾਅ ਸਮਰੱਥਾ ਕਣ ਦੇ ਆਕਾਰ ਦੇ ਵਧਣ ਨਾਲ ਘਟਦੀ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਕਣ ਦੇ ਅੰਦਰ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦਾ ਫੈਲਾਅ ਮਾਰਗ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਪ੍ਰਸਾਰਣ ਸਮਰੱਥਾ ਕਣ ਦੇ ਆਕਾਰ ਦੇ ਵਰਗ ਦੇ ਉਲਟ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੈ ਅਤੇ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਪ੍ਰਸਾਰ ਗੁਣਾਂਕ ਦੇ ਸਿੱਧੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੈ। ਕਣ ਦੇ ਆਕਾਰ ਦਾ ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਪ੍ਰਸਾਰ 'ਤੇ ਪ੍ਰਸਾਰ ਗੁਣਾਂਕ ਨਾਲੋਂ ਜ਼ਿਆਦਾ ਪ੍ਰਭਾਵ ਪੈਂਦਾ ਹੈ। ਲਿਥੀਅਮ-ਆਇਨ ਪ੍ਰਸਾਰ ਗੁਣਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆਤਮਕ ਗਣਨਾ ਨੂੰ ਖਾਸ ਮਾਪ ਵਿਧੀਆਂ ਅਤੇ ਸਿਧਾਂਤਕ ਮਾਡਲਾਂ ਨਾਲ ਜੋੜਿਆ ਜਾਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਮੁੱਖ ਮਾਪ ਵਿਧੀਆਂ ਗੈਲਵੈਨੋਸਟੈਟਿਕ ਟਾਈਟਰੇਸ਼ਨ (ਜੀਆਈਟੀਟੀ) ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮੀਕਲ ਇਮਪੀਡੈਂਸ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ (ਈਆਈਐਸ ਜਾਂ ਏਸੀ ਇੰਪੀਡੈਂਸ) ਹਨ।

(3) ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਸਕੇਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ: ਪਤਲੇ-ਫਿਲਮ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸਤਹ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਵਧਾ ਕੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਗਤੀਵਿਧੀ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਪਤਲੇ-ਫਿਲਮ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਵਿੱਚ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਮੌਜੂਦਾ ਕੁਲੈਕਟਰ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜਦੋਂ ਕਿ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਉਲਟ ਦਿਸ਼ਾ ਤੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। FePO₄ ਪਰਤ ਦੇ ਬਣਨ ਨਾਲ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦੀ ਗਤੀ ਦਾ ਵਿਰੋਧ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਲਿਥੀਅਮ- ਆਇਨ ਦੀ ਗਤੀ ਦਾ ਵਿਰੋਧ ਵਧਦਾ ਹੈ। FePO₄ ਪਹਿਲਾਂ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੁਕਸਾਂ 'ਤੇ ਨਿਊਕਲੀਅਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਫਿਰ ਸਾਰੀਆਂ ਦਿਸ਼ਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਲਿਥੀਅਮ-ਆਈਨ ਦੇ ਪ੍ਰਸਾਰ ਨੂੰ ਰੋਕਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ [100] ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਨਿਕਲ ਸਕਦੇ।