ហេតុអ្វីបានជាថ្មលីចូមដែកផូស្វាតបរាជ័យ?
By hoppt
ការយល់ដឹងអំពីមូលហេតុ ឬយន្តការនៃការបរាជ័យនៃថ្មលីចូមដែក ផូស្វាត គឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ការកែលម្អដំណើរការថ្ម និងការផលិត និងការប្រើប្រាស់ទ្រង់ទ្រាយធំរបស់វា។ អត្ថបទនេះពិភាក្សាអំពីផលប៉ះពាល់នៃភាពមិនបរិសុទ្ធ វិធីសាស្ត្របង្កើត លក្ខខណ្ឌផ្ទុក ការកែច្នៃឡើងវិញ ការបញ្ចូលថាមពលលើស និងការហូរហួសពីការគាំងថ្ម។
1. ការបរាជ័យក្នុងដំណើរការផលិត
នៅក្នុងដំណើរការផលិតកម្ម បុគ្គលិក ឧបករណ៍ វត្ថុធាតុដើម វិធីសាស្រ្ត និងបរិស្ថាន គឺជាកត្តាចម្បងដែលប៉ះពាល់ដល់គុណភាពផលិតផល។ នៅក្នុងដំណើរការផលិតអាគុយថាមពល LiFePO4 បុគ្គលិក និងឧបករណ៍ជាកម្មសិទ្ធិរបស់វិសាលភាពនៃការគ្រប់គ្រង ដូច្នេះយើងពិភាក្សាជាចម្បងលើកត្តាផលប៉ះពាល់បីចុងក្រោយ។
ភាពមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុងសម្ភារៈអេឡិចត្រូតសកម្មបណ្តាលឱ្យបរាជ័យនៃថ្ម។
កំឡុងពេលសំយោគ LiFePO4 នឹងមានភាពមិនបរិសុទ្ធមួយចំនួនតូចដូចជា Fe2O3 និង Fe ។ ភាពមិនបរិសុទ្ធទាំងនេះនឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយនៅលើផ្ទៃនៃអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន ហើយអាចទម្លុះ diaphragm និងបណ្តាលឱ្យមានសៀគ្វីខ្លីខាងក្នុង។ នៅពេលដែល LiFePO4 ត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងខ្យល់រយៈពេលយូរ សំណើមនឹងធ្វើឱ្យថ្មកាន់តែយ៉ាប់យ៉ឺន។ នៅដំណាក់កាលដំបូងនៃភាពចាស់ ផូស្វ័រដែកអាម៉ូញ៉ូមត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើផ្ទៃនៃសម្ភារៈ។ សមាសភាព និងរចនាសម្ព័ន្ធក្នុងស្រុករបស់វាគឺស្រដៀងទៅនឹង LiFePO4(OH); ជាមួយនឹងការបញ្ចូល OH, LiFePO4 ត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាបន្តបន្ទាប់ ដែលបង្ហាញថាជាការកើនឡើងនៃបរិមាណ។ ក្រោយមកបានរៀបចំឡើងវិញយឺតៗដើម្បីបង្កើតជា LiFePO4(OH)។ ភាពមិនបរិសុទ្ធ Li3PO4 នៅក្នុង LiFePO4 គឺអសកម្មអេឡិចត្រូគីមី។ មាតិកាមិនបរិសុទ្ធរបស់ graphite anode កាន់តែខ្ពស់ ការបាត់បង់សមត្ថភាពមិនអាចត្រឡប់វិញបានកាន់តែច្រើន។
ការបរាជ័យនៃថ្មដែលបណ្តាលមកពីវិធីសាស្ត្របង្កើត
ការបាត់បង់ដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបាននៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្មត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងជាលើកដំបូងនៅក្នុងអ៊ីយ៉ុងលីចូមដែលប្រើប្រាស់ខណៈពេលដែលបង្កើតជាភ្នាសអេឡិចត្រូលីតរឹង។ ការសិក្សាបានរកឃើញថាការបង្កើនសីតុណ្ហភាពនៃការបង្កើតនឹងបណ្តាលឱ្យមានការបាត់បង់លីចូមអ៊ីយ៉ុងដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបាន។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពនៃការបង្កើតត្រូវបានកើនឡើង សមាមាត្រនៃសមាសធាតុអសរីរាង្គនៅក្នុងខ្សែភាពយន្ត SEI នឹងកើនឡើង។ ឧស្ម័នដែលបានបញ្ចេញកំឡុងពេលបំប្លែងពីផ្នែកសរីរាង្គ ROCO2Li ទៅសមាសធាតុអសរីរាង្គ Li2CO3 នឹងបណ្តាលឱ្យមានពិការភាពកាន់តែច្រើននៅក្នុងខ្សែភាពយន្ត SEI ។ មួយចំនួនធំនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមដែលត្រូវបានដោះស្រាយដោយពិការភាពទាំងនេះនឹងត្រូវបានបង្កប់នៅក្នុងអេឡិចត្រូតក្រាហ្វីតអវិជ្ជមាន។
ក្នុងអំឡុងពេលនៃការបង្កើតសមាសភាពនិងកម្រាស់នៃខ្សែភាពយន្ត SEI ដែលបង្កើតឡើងដោយការសាកចរន្តទាបគឺឯកសណ្ឋានប៉ុន្តែចំណាយពេលច្រើន។ ការសាកថ្មដែលមានចរន្តខ្ពស់នឹងបណ្តាលឱ្យមានប្រតិកម្មចំហៀងកាន់តែច្រើន ដែលបណ្តាលឱ្យមានការកើនឡើងនូវការបាត់បង់លីចូម-អ៊ីយ៉ុងដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបាន ហើយភាពធន់នៃចំណុចប្រទាក់អេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាននឹងកើនឡើងផងដែរ ប៉ុន្តែវាជួយសន្សំសំចៃពេលវេលា។ ពេលវេលា; សព្វថ្ងៃនេះ របៀបបង្កើតចរន្តតូច-ចរន្តធំ ចរន្តថេរ និងតង់ស្យុងថេរ ត្រូវបានគេប្រើញឹកញាប់ជាងមុន ដូច្នេះហើយទើបអាចយកគុណសម្បត្តិទាំងពីរមកពិចារណា។
ការបរាជ័យថ្មដែលបណ្តាលមកពីសំណើមនៅក្នុងបរិយាកាសផលិតកម្ម
នៅក្នុងការផលិតជាក់ស្តែង ថ្មនឹងទាក់ទងខ្យល់ដោយជៀសមិនរួច ពីព្រោះវត្ថុធាតុវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមានភាគច្រើនជាភាគល្អិតមីក្រូ ឬទំហំណាណូ ហើយម៉ូលេគុលសារធាតុរំលាយនៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតមានក្រុមកាបូនឌីអុកស៊ីតធំ និងចំណងទ្វេកាបូន-កាបូនដែលអាចរលាយបាន។ ទាំងអស់ងាយស្រូបយកសំណើមនៅក្នុងខ្យល់។
ម៉ូលេគុលទឹកមានប្រតិកម្មជាមួយនឹងអំបិលលីចូម (ជាពិសេស LiPF6) នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតដែល decompose និងប្រើប្រាស់អេឡិចត្រូលីត ( decomposes ទៅជា PF5) និងផលិតសារធាតុអាស៊ីត HF ។ ទាំង PF5 និង HF នឹងបំផ្លាញខ្សែភាពយន្ត SEI ហើយ HF ក៏នឹងលើកកម្ពស់ការ corrosion នៃសម្ភារៈសកម្ម LiFePO4 ផងដែរ។ ម៉ូលេគុលទឹកក៏នឹង delithiate អេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានក្រាហ្វិច លីចូម-អន្តរកាលីត បង្កើតជាលីចូមអ៊ីដ្រូស៊ីតនៅផ្នែកខាងក្រោមនៃខ្សែភាពយន្ត SEI ។ លើសពីនេះទៀត O2 រំលាយនៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតក៏នឹងបង្កើនល្បឿននៃភាពចាស់ផងដែរ។ ថ្ម LiFePO4.
នៅក្នុងដំណើរការផលិត បន្ថែមពីលើដំណើរការផលិតដែលប៉ះពាល់ដល់ដំណើរការថ្ម កត្តាចំបងដែលបណ្តាលឱ្យបរាជ័យនៃថ្មថាមពល LiFePO4 រួមមានភាពមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុងវត្ថុធាតុដើម (រួមទាំងទឹក) និងដំណើរការបង្កើត ដូច្នេះភាពបរិសុទ្ធនៃ សម្ភារៈ ការគ្រប់គ្រងសំណើមបរិស្ថាន វិធីសាស្ត្របង្កើត។ល។ កត្តាមានសារៈសំខាន់ណាស់។
2. ការបរាជ័យក្នុងការដាក់ធ្នើរ
ក្នុងអំឡុងពេលនៃអាយុកាលសេវាកម្មនៃថ្មថាមពល ពេលវេលាភាគច្រើនរបស់វាស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពនៃការដាក់។ ជាទូទៅបន្ទាប់ពីទុកចោលយូរ ដំណើរការថ្មនឹងថយចុះ ជាធម្មតាបង្ហាញពីការកើនឡើងនៃភាពធន់ទ្រាំខាងក្នុង ការថយចុះវ៉ុល និងការថយចុះនៃសមត្ថភាពបញ្ចេញ។ កត្តាជាច្រើនបង្កឱ្យមានការថយចុះនៃដំណើរការថ្ម ដែលក្នុងនោះសីតុណ្ហភាព ស្ថានភាពនៃការសាកថ្ម និងពេលវេលាគឺជាកត្តាដែលមានឥទ្ធិពលជាក់ស្តែងបំផុត។
Kassem et al ។ បានវិភាគភាពចាស់នៃថ្ម LiFePO4 ក្រោមលក្ខខណ្ឌផ្ទុកផ្សេងៗគ្នា។ ពួកគេជឿថាយន្តការនៃភាពចាស់គឺជាប្រតិកម្មចំហៀងនៃអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមាន។ អេឡិចត្រូលីត (បើប្រៀបធៀបទៅនឹងប្រតិកម្មចំហៀងនៃអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន ប្រតិកម្មចំហៀងនៃអេឡិចត្រូតក្រាហ្វីតអវិជ្ជមានគឺធ្ងន់ជាង ដែលភាគច្រើនបង្កឡើងដោយសារធាតុរំលាយ ការលូតលាស់នៃខ្សែភាពយន្ត SEI) ប្រើប្រាស់អ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្ម។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ កម្លាំងរុញច្រានសរុបនៃថ្មកើនឡើង ការបាត់បង់អ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្ម នាំឱ្យថ្មឆាប់ចាស់នៅពេលវានៅសេសសល់។ ការបាត់បង់សមត្ថភាពរបស់ថ្ម LiFePO4 កើនឡើងជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពផ្ទុក។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅពេលដែលស្ថានភាពផ្ទុកបន្ទុកកើនឡើង ការបាត់បង់សមត្ថភាពគឺតូចជាង។
Grolleau et al ។ ក៏ឈានដល់ការសន្និដ្ឋានដូចគ្នាដែរ៖ សីតុណ្ហភាពផ្ទុកមានផលប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងទៅលើភាពចាស់នៃថ្មថាមពល LiFePO4 អមដោយស្ថានភាពផ្ទុកបន្ទុក ហើយគំរូសាមញ្ញមួយត្រូវបានស្នើឡើង។ វាអាចទស្សន៍ទាយការបាត់បង់សមត្ថភាពនៃថ្មថាមពល LiFePO4 ដោយផ្អែកលើកត្តាដែលទាក់ទងនឹងពេលវេលាផ្ទុក (សីតុណ្ហភាព និងស្ថានភាពនៃបន្ទុក)។ នៅក្នុងស្ថានភាព SOC ជាក់លាក់មួយ នៅពេលដែលពេលវេលាដាក់កើនឡើង លីចូមនៅក្នុងក្រាហ្វិចនឹងសាយភាយទៅគែម បង្កើតជាសមាសធាតុស្មុគ្រស្មាញជាមួយនឹងអេឡិចត្រូលីត និងអេឡិចត្រុង ដែលបណ្តាលឱ្យមានការកើនឡើងនៃសមាមាត្រនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបាន ការឡើងក្រាស់នៃ SEI ។ និងចរន្ត។ ការកើនឡើងនៃ impedance ដែលបណ្តាលមកពីការថយចុះ (សមាសធាតុ inorganic កើនឡើង ហើយខ្លះមានឱកាសរំលាយឡើងវិញ) និងការថយចុះនៃសកម្មភាពផ្ទៃអេឡិចត្រូតរួមគ្នាបណ្តាលឱ្យចាស់របស់ថ្ម។
ដោយមិនគិតពីស្ថានភាពនៃការសាកថ្ម ឬស្ថានភាពបញ្ចេញ ការស្កេនឌីផេរ៉ង់ស្យែល calorimetry មិនបានរកឃើញប្រតិកម្មណាមួយរវាង LiFePO4 និងអេឡិចត្រូលីតផ្សេងគ្នា (អេឡិចត្រូលីតគឺ LiBF4, LiAsF6 ឬ LiPF6) ក្នុងជួរសីតុណ្ហភាពពីសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ដល់ 85°C។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយនៅពេលដែល LiFePO4 ត្រូវបានជ្រមុជនៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតនៃ LiPF6 រយៈពេលយូរ វានឹងនៅតែបង្ហាញប្រតិកម្មជាក់លាក់។ ដោយសារតែប្រតិកម្មដើម្បីបង្កើតចំណុចប្រទាក់ត្រូវបានអូសបន្លាយ វានៅតែមិនមានខ្សែភាពយន្ត passivation នៅលើផ្ទៃនៃ LiFePO4 ដើម្បីការពារប្រតិកម្មបន្ថែមទៀតជាមួយនឹងអេឡិចត្រូលីតបន្ទាប់ពីការជ្រមុជរយៈពេលមួយខែ។
នៅក្នុងស្ថានភាពដាក់ធ្នើ លក្ខខណ្ឌផ្ទុកមិនល្អ (សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងស្ថានភាពនៃការសាកថ្មខ្ពស់) នឹងបង្កើនកម្រិតនៃការបញ្ចោញថាមពលថ្ម LiFePO4 ដោយខ្លួនឯង ដែលធ្វើឲ្យថ្មកាន់តែចាស់កាន់តែច្បាស់។
3. បរាជ័យក្នុងការកែច្នៃឡើងវិញ
ថ្មជាទូទៅបញ្ចេញកំដៅកំឡុងពេលប្រើប្រាស់ ដូច្នេះឥទ្ធិពលនៃសីតុណ្ហភាពមានសារៈសំខាន់ណាស់។ លើសពីនេះ ស្ថានភាពផ្លូវ ការប្រើប្រាស់ និងសីតុណ្ហភាពព័ទ្ធជុំវិញនឹងមានឥទ្ធិពលខុសៗគ្នា។
ការបាត់បង់អ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្ម ជាទូទៅបណ្តាលឱ្យបាត់បង់សមត្ថភាពនៃថ្ម LiFePO4 ក្នុងអំឡុងពេលជិះកង់។ Dubarry et al ។ បានបង្ហាញថាភាពចាស់នៃថ្ម LiFePO4 ក្នុងអំឡុងពេលជិះកង់គឺដោយសារតែដំណើរការលូតលាស់ដ៏ស្មុគស្មាញដែលប្រើប្រាស់ខ្សែភាពយន្ត lithium-ion SEI ដែលមានមុខងារ។ នៅក្នុងដំណើរការនេះការបាត់បង់នៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្មដោយផ្ទាល់កាត់បន្ថយអត្រារក្សាសមត្ថភាពថ្ម។ ការរីកចម្រើនជាបន្តបន្ទាប់នៃខ្សែភាពយន្ត SEI នៅលើដៃម្ខាងបណ្តាលឱ្យមានការកើនឡើងនៃភាពធន់ទ្រាំប៉ូលនៃថ្ម។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះកម្រាស់នៃខ្សែភាពយន្ត SEI គឺក្រាស់ពេក, និងការអនុវត្តអេឡិចត្រូគីមីនៃ anode ក្រាហ្វិច។ វានឹងអសកម្មសកម្មភាពដោយផ្នែក។
ក្នុងអំឡុងពេលជិះកង់ដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ Fe2+ នៅក្នុង LiFePO4 នឹងរលាយក្នុងកម្រិតជាក់លាក់មួយ។ ទោះបីជាបរិមាណ Fe2+ រលាយមិនមានផលប៉ះពាល់ខ្លាំងលើសមត្ថភាពនៃអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានក៏ដោយ ការរំលាយ Fe2+ និងទឹកភ្លៀង Fe នៅលើអេឡិចត្រូតក្រាហ្វីតអវិជ្ជមាននឹងដើរតួជាកាតាលីករក្នុងការលូតលាស់នៃខ្សែភាពយន្ត SEI ។ . តាន់ បានវិភាគបរិមាណ និងទីកន្លែងដែលអ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្មត្រូវបានបាត់បង់ ហើយបានរកឃើញថាការបាត់បង់ភាគច្រើននៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្មកើតឡើងលើផ្ទៃនៃអេឡិចត្រូតក្រាហ្វីតអវិជ្ជមាន ជាពិសេសក្នុងអំឡុងពេលវដ្តសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ពោលគឺការបាត់បង់សមត្ថភាពវដ្តសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ កាន់តែលឿន ហើយបានសង្ខេប SEI film មានយន្តការបីផ្សេងគ្នានៃការខូចខាត និងជួសជុល៖
- អេឡិចត្រុងនៅក្នុង graphite anode ឆ្លងកាត់ខ្សែភាពយន្ត SEI ដើម្បីកាត់បន្ថយអ៊ីយ៉ុងលីចូម។
- ការរំលាយនិងការបង្កើតឡើងវិញនៃសមាសធាតុមួយចំនួននៃខ្សែភាពយន្ត SEI ។
- ដោយសារតែការផ្លាស់ប្តូរបរិមាណនៃ graphite anode ភ្នាស SEI ត្រូវបានបង្កឡើងដោយការដាច់។
បន្ថែមពីលើការបាត់បង់អ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្ម ទាំងវត្ថុធាតុវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមាននឹងកាន់តែយ៉ាប់យ៉ឺនកំឡុងពេលកែច្នៃឡើងវិញ។ ការកើតឡើងនៃស្នាមប្រេះនៅក្នុងអេឡិចត្រូត LiFePO4 កំឡុងពេលកែច្នៃឡើងវិញនឹងធ្វើឱ្យបន្ទាត់រាងប៉ូលនៃអេឡិចត្រូតកើនឡើង ហើយចរន្តរវាងវត្ថុធាតុសកម្ម និងភ្នាក់ងារចម្លងចរន្ត ឬអ្នកប្រមូលបច្ចុប្បន្នថយចុះ។ Nagpure បានប្រើ Scanning Extended Resistance Microscopy (SSRM) ដើម្បីសិក្សាពាក់កណ្តាលបរិមាណនៃការផ្លាស់ប្តូរ LiFePO4 បន្ទាប់ពីភាពចាស់ ហើយបានរកឃើញថាការរួញនៃភាគល្អិតណាណូ LiFePO4 និងប្រាក់បញ្ញើលើផ្ទៃដែលផលិតដោយប្រតិកម្មគីមីជាក់លាក់រួមគ្នានាំឱ្យមានការកើនឡើងនៃឧបសគ្គ LiFePO4 cathodes ។ លើសពីនេះ ការកាត់បន្ថយផ្ទៃសកម្ម និងការបញ្ចេញចោលនៃអេឡិចត្រូតក្រាហ្វីតដែលបណ្តាលមកពីការបាត់បង់សម្ភារៈក្រាហ្វិតសកម្ម ក៏ត្រូវបានចាត់ទុកថាជាមូលហេតុនៃភាពចាស់នៃថ្មផងដែរ។ អស្ថិរភាពនៃ anode ក្រាហ្វីតនឹងបណ្តាលឱ្យអស្ថិរភាពនៃខ្សែភាពយន្ត SEI និងជំរុញការប្រើប្រាស់នៃអ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្ម។
ការឆក់ក្នុងអត្រាខ្ពស់នៃថ្មអាចផ្តល់ថាមពលយ៉ាងសំខាន់សម្រាប់រថយន្តអគ្គិសនី។ នោះគឺការអនុវត្តអត្រានៃថ្មថាមពលកាន់តែល្អ ការបង្កើនល្បឿនរបស់រថយន្តអគ្គិសនីកាន់តែល្អ។ លទ្ធផលនៃការស្រាវជ្រាវរបស់ Kim et al ។ បានបង្ហាញថាយន្តការនៃភាពចាស់នៃអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន LiFePO4 និងអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានក្រាហ្វីតគឺខុសគ្នា: ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃអត្រាការហូរចេញការបាត់បង់សមត្ថភាពនៃអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានកើនឡើងច្រើនជាងអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន។ ការបាត់បង់សមត្ថភាពថ្មកំឡុងពេលជិះកង់ក្នុងអត្រាទាបគឺបណ្តាលមកពីការប្រើប្រាស់អ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្មនៅក្នុងអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន។ ផ្ទុយទៅវិញ ការបាត់បង់ថាមពលថ្មកំឡុងពេលជិះកង់ក្នុងអត្រាខ្ពស់គឺដោយសារតែការកើនឡើងនៃ impedance នៃអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន។
ទោះបីជាជម្រៅនៃការហូរចេញនៃថ្មថាមពលដែលកំពុងប្រើប្រាស់នឹងមិនប៉ះពាល់ដល់ការបាត់បង់សមត្ថភាពក៏ដោយ វានឹងប៉ះពាល់ដល់ការបាត់បង់ថាមពលរបស់វា៖ ល្បឿននៃការបាត់បង់ថាមពលកើនឡើងជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃជម្រៅនៃការឆក់។ នេះគឺដោយសារតែការកើនឡើងនៃ impedance នៃខ្សែភាពយន្ត SEI និងការកើនឡើងនៅក្នុង impedance នៃថ្មទាំងមូល។ វាទាក់ទងដោយផ្ទាល់។ ទោះបីជាទាក់ទងទៅនឹងការបាត់បង់អ៊ីយ៉ុងលីចូមសកម្មក៏ដោយ ដែនកំណត់ខាងលើនៃវ៉ុលសាកមិនមានឥទ្ធិពលជាក់ស្តែងលើការបរាជ័យនៃថ្មនោះទេ ដែនកំណត់ខាងលើទាបពេក ឬខ្ពស់នៃវ៉ុលសាកនឹងបង្កើនចំណុចប្រទាក់ចំណុចប្រទាក់នៃអេឡិចត្រូត LiFePO4: ខាងលើទាប។ វ៉ុលកំណត់នឹងមិនដំណើរការល្អទេ។ ខ្សែភាពយន្ត passivation ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើដី ហើយដែនកំណត់តង់ស្យុងខាងលើខ្ពស់ពេកនឹងបណ្តាលឱ្យមានការខូចទ្រង់ទ្រាយអុកស៊ីតកម្មនៃអេឡិចត្រូលីត។ វានឹងបង្កើតផលិតផលដែលមានចរន្តអគ្គិសនីទាបនៅលើផ្ទៃនៃអេឡិចត្រូត LiFePO4 ។
សមត្ថភាពបញ្ចេញនៃថ្មថាមពល LiFePO4 នឹងធ្លាក់ចុះយ៉ាងឆាប់រហ័សនៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពថយចុះ ជាចម្បងដោយសារតែការថយចុះនៃចរន្តអ៊ីយ៉ុង និងការកើនឡើងនៃចំណុចប្រទាក់។ Li បានសិក្សា LiFePO4 cathode និង graphite anode ដោយឡែកពីគ្នា ហើយបានរកឃើញថា កត្តាត្រួតពិនិត្យសំខាន់ៗ ដែលកំណត់ដំណើរការសីតុណ្ហភាពទាបនៃ anode និង anode គឺខុសគ្នា។ ការថយចុះនៃចរន្តអ៊ីយ៉ុងនៃ LiFePO4 cathode គឺមានភាពលេចធ្លោ ហើយការកើនឡើងនៃចំណុចប្រទាក់នៃ graphite anode គឺជាហេតុផលចម្បង។
កំឡុងពេលប្រើប្រាស់ ការរិចរិលនៃអេឡិចត្រូត LiFePO4 និង graphite anode និងការរីកលូតលាស់ជាបន្តបន្ទាប់នៃខ្សែភាពយន្ត SEI នឹងបណ្តាលឱ្យមានការបរាជ័យថ្មក្នុងកម្រិតផ្សេងៗគ្នា។ លើសពីនេះ បន្ថែមពីលើកត្តាដែលមិនអាចគ្រប់គ្រងបាន ដូចជាស្ថានភាពផ្លូវ និងសីតុណ្ហភាពព័ទ្ធជុំវិញ ការប្រើប្រាស់ថ្មជាប្រចាំក៏មានសារៈសំខាន់ផងដែរ រួមទាំងវ៉ុលសាកសមរម្យ ជម្រៅនៃការឆក់។ល។
4. ការបរាជ័យកំឡុងពេលបញ្ចូលថ្ម និងបញ្ចោញ
ជារឿយៗថ្មត្រូវបានបញ្ចូលលើសដោយជៀសមិនរួចអំឡុងពេលប្រើប្រាស់។ មានការបញ្ចេញទឹករំអិលតិច។ កំដៅដែលបញ្ចេញកំឡុងពេលបញ្ចូលថ្មលើស ឬហូរលើសទំនងជាកកកុញនៅខាងក្នុងថ្ម ដែលបង្កើនសីតុណ្ហភាពថ្ម។ វាប៉ះពាល់ដល់អាយុសេវាកម្មរបស់ថ្ម និងបង្កើនលទ្ធភាពនៃការឆេះ ឬការផ្ទុះនៃព្យុះ។ ទោះបីជាស្ថិតនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការសាកថ្ម និងការបញ្ចេញថាមពលធម្មតាក៏ដោយ នៅពេលដែលចំនួនវដ្តកើនឡើង ភាពមិនស៊ីគ្នានៃសមត្ថភាពនៃកោសិកាតែមួយនៅក្នុងប្រព័ន្ធថ្មនឹងកើនឡើង។ ថ្មដែលមានសមត្ថភាពទាបបំផុតនឹងឆ្លងកាត់ដំណើរការនៃការបញ្ចូលថ្ម និងការបញ្ចេញថាមពលលើស។
ទោះបីជា LiFePO4 មានស្ថេរភាពកំដៅល្អបំផុតបើប្រៀបធៀបទៅនឹងវត្ថុធាតុអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានផ្សេងទៀតនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការសាកខុសគ្នា ការបញ្ចូលថ្មលើសក៏អាចបណ្តាលឱ្យមានហានិភ័យដែលមិនមានសុវត្ថិភាពក្នុងការប្រើអាគុយថាមពល LiFePO4 ។ នៅក្នុងស្ថានភាពលើសចំណុះ សារធាតុរំលាយនៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតសរីរាង្គងាយនឹងរលាយអុកស៊ីតកម្ម។ ក្នុងចំណោមសារធាតុរំលាយសរីរាង្គដែលប្រើជាទូទៅ អេទីឡែនកាបូណាត (EC) នឹងឆ្លងកាត់ការបំបែកអុកស៊ីតកម្មជាអាទិភាពលើផ្ទៃនៃអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន។ ដោយសារសក្តានុពលនៃការបញ្ចូលលីចូម (ធៀបនឹងសក្តានុពលលីចូម) នៃអេឡិចត្រូតក្រាហ្វីតអវិជ្ជមានគឺរាក់ ដូច្នេះទឹកភ្លៀងលីចូមទំនងជាមាននៅក្នុងអេឡិចត្រូតក្រាហ្វីតអវិជ្ជមាន។
មូលហេតុចម្បងមួយក្នុងចំណោមមូលហេតុចម្បងនៃការបរាជ័យថ្មក្រោមលក្ខខណ្ឌដែលលើសគឺសៀគ្វីខ្លីខាងក្នុងដែលបណ្តាលមកពីសាខាគ្រីស្តាល់លីចូមទម្លុះឌីអេហ្វរ៉ាម។ Lu et al ។ បានវិភាគយន្តការបរាជ័យនៃបន្ទះលីចូមលើផ្ទៃអេឡិចត្រូតក្រាហ្វីតដែលបណ្តាលមកពីការលើសចំណុះ។ លទ្ធផលបង្ហាញថារចនាសម្ព័ន្ធទាំងមូលនៃអេឡិចត្រូតក្រាហ្វីតអវិជ្ជមានមិនបានផ្លាស់ប្តូរទេប៉ុន្តែមានសាខាគ្រីស្តាល់លីចូមនិងខ្សែភាពយន្តផ្ទៃ។ ប្រតិកម្មនៃលីចូម និងអេឡិចត្រូលីត បណ្តាលឱ្យខ្សែភាពយន្តផ្ទៃកើនឡើងជាបន្តបន្ទាប់ ដែលប្រើប្រាស់លីចូមសកម្មជាងមុន និងបណ្តាលឱ្យលីចូមសាយភាយទៅជាក្រាហ្វិច។ អេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានកាន់តែស្មុគ្រស្មាញ ដែលនឹងលើកកម្ពស់បន្ថែមទៀតនូវស្រទាប់លីចូមលើផ្ទៃនៃអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន ដែលបណ្តាលឱ្យមានការថយចុះបន្ថែមទៀតនូវសមត្ថភាព និងប្រសិទ្ធភាព coulombic ។
លើសពីនេះ ភាពមិនបរិសុទ្ធនៃលោហៈ (ជាពិសេស Fe) ជាទូទៅត្រូវបានចាត់ទុកថាជាមូលហេតុចម្បងមួយសម្រាប់ការបរាជ័យនៃការបញ្ចូលថ្ម។ Xu et al ។ បានសិក្សាជាប្រព័ន្ធនូវយន្តការបរាជ័យនៃថ្ម LiFePO4 ក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការសាកថ្មលើស។ លទ្ធផលបង្ហាញថា redox នៃ Fe ក្នុងអំឡុងពេលវដ្តនៃការលើស/ការហូរចេញគឺអាចធ្វើទៅបានតាមទ្រឹស្តី ហើយយន្តការប្រតិកម្មត្រូវបានផ្តល់ឱ្យ។ នៅពេលដែលការលើសចំណុះកើតឡើង Fe ត្រូវបានកត់សុីដំបូងទៅ Fe2+ Fe2+ កាន់តែយ៉ាប់យ៉ឺនទៅ Fe3+ ហើយបន្ទាប់មក Fe2+ និង Fe3+ ត្រូវបានយកចេញពីអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន។ ម្ខាងសាយភាយទៅខាងអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន Fe3+ ទីបំផុតត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជា Fe2+ ហើយ Fe2+ ត្រូវបានកាត់បន្ថយបន្ថែមទៀតដើម្បីបង្កើតជា Fe; នៅពេលវដ្តនៃការបញ្ចូលថាមពលលើស/ការហូរចេញ សាខាគ្រីស្តាល់ Fe នឹងចាប់ផ្តើមនៅអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមានក្នុងពេលដំណាលគ្នា ដោយទម្លុះឧបករណ៍បំបែកដើម្បីបង្កើតជាស្ពាន Fe ដែលបណ្តាលឱ្យថ្មមីក្រូសៀគ្វីខ្លី បាតុភូតជាក់ស្តែងដែលអមជាមួយសៀគ្វីខ្លីរបស់ថ្មគឺបន្ត។ ការកើនឡើងសីតុណ្ហភាពបន្ទាប់ពីការបញ្ចូលថ្ម។
កំឡុងពេលផ្ទុកលើសចំណុះ សក្តានុពលនៃអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាននឹងកើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ ការកើនឡើងសក្តានុពលនឹងបំផ្លាញខ្សែភាពយន្ត SEI លើផ្ទៃនៃអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន (ផ្នែកដែលសម្បូរទៅដោយសមាសធាតុអសរីរាង្គនៅក្នុងខ្សែភាពយន្ត SEI ទំនងជាត្រូវបានកត់សុី) ដែលនឹងបណ្តាលឱ្យមានការរលួយបន្ថែមនៃអេឡិចត្រូត ដែលបណ្តាលឱ្យបាត់បង់សមត្ថភាព។ សំខាន់ជាងនេះទៅទៀត អ្នកប្រមូលចរន្តអវិជ្ជមាន Cu foil នឹងត្រូវបានកត់សុី។ នៅក្នុងខ្សែភាពយន្ត SEI នៃអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានលោក Yang et al ។ បានរកឃើញ Cu2O ដែលជាផលិតផលអុកស៊ីតកម្មនៃ foil Cu ដែលនឹងបង្កើនភាពធន់ទ្រាំខាងក្នុងរបស់ថ្ម និងបណ្តាលឱ្យបាត់បង់សមត្ថភាពនៃព្យុះ។
គាត់ et al ។ បានសិក្សាលម្អិតអំពីដំណើរការបញ្ចេញថាមពលថ្ម LiFePO4 ។ លទ្ធផលបានបង្ហាញថា អ្នកប្រមូលចរន្តអវិជ្ជមាន Cu foil អាចត្រូវបានកត់សុីទៅ Cu+ កំឡុងពេលបញ្ចេញចោល ហើយ Cu + ត្រូវបានកត់សុីបន្ថែមទៀតទៅ Cu2+ បន្ទាប់មកពួកវាសាយភាយទៅអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន។ ប្រតិកម្មកាត់បន្ថយអាចកើតឡើងនៅអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន។ តាមរបៀបនេះ វានឹងបង្កើតជាមែកគ្រីស្តាល់នៅផ្នែកខាងអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន ទម្លុះឧបករណ៍បំបែក និងបណ្តាលឱ្យមានសៀគ្វីខ្លីតូចមួយនៅខាងក្នុងថ្ម។ ដូចគ្នានេះផងដែរ ដោយសារតែការបញ្ចេញទឹកច្រើនពេក សីតុណ្ហភាពថ្មនឹងបន្តកើនឡើង។
ការបញ្ចូលថាមពលថ្ម LiFePO4 លើសអាចបណ្តាលឱ្យខូចទ្រង់ទ្រាយអេឡិចត្រូលីតអុកស៊ីតកម្ម ការវិវត្តនៃលីចូម និងការបង្កើតសាខាគ្រីស្តាល់ Fe ។ ការហូរទឹករំអិលច្រើនពេកអាចបណ្តាលឱ្យខូចខាត SEI ដែលបណ្តាលឱ្យមានការរិចរិលសមត្ថភាព អុកស៊ីតកម្ម Cu foil និងសូម្បីតែរូបរាងរបស់សាខាគ្រីស្តាល់ Cu ។
5. ការបរាជ័យផ្សេងទៀត។
ដោយសារតែមានចរន្តអគ្គិសនីទាបនៃ LiFePO4 ទម្រង់រូបវិទ្យា និងទំហំនៃសម្ភារៈខ្លួនវា និងឥទ្ធិពលនៃសារធាតុ conductive និង binders ត្រូវបានបង្ហាញយ៉ាងងាយស្រួល។ Gaberscek et al ។ បានពិភាក្សាអំពីកត្តាផ្ទុយគ្នាពីរនៃទំហំ និងថ្នាំកូតកាបូន ហើយបានរកឃើញថា ភាពធន់នៃអេឡិចត្រូតនៃ LiFePO4 គឺទាក់ទងតែទៅនឹងទំហំភាគល្អិតមធ្យមប៉ុណ្ណោះ។ ពិការភាពប្រឆាំងនឹងទីតាំងនៅក្នុង LiFePO4 (Fe កាន់កាប់ Li sites) នឹងមានឥទ្ធិពលពិសេសទៅលើដំណើរការរបស់ថ្ម៖ ដោយសារតែការបញ្ជូននៃ lithium ions នៅខាងក្នុង LiFePO4 គឺមានលក្ខណៈមួយវិមាត្រ ពិការភាពនេះនឹងរារាំងការទំនាក់ទំនងរបស់ lithium ions ។ ដោយសារតែការណែនាំនៃរដ្ឋ valence ខ្ពស់ ដោយសារតែការ repulsion electrostatic បន្ថែម, ពិការភាពនេះក៏អាចបណ្តាលឱ្យអស្ថេរភាពនៃរចនាសម្ព័ន្ធ LiFePO4 ។
ភាគល្អិតដ៏ធំនៃ LiFePO4 មិនអាចរីករាយទាំងស្រុងនៅចុងបញ្ចប់នៃការសាកថ្មបានទេ។ LiFePO4 ដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធ nano អាចកាត់បន្ថយការខូចទ្រង់ទ្រាយបញ្ច្រាស ប៉ុន្តែថាមពលខ្ពស់របស់វានឹងបណ្តាលឱ្យបញ្ចេញទឹកដោយខ្លួនឯង។ PVDF គឺជា binder ដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់ញឹកញាប់បំផុតនាពេលបច្ចុប្បន្ន ដែលមានគុណវិបត្តិដូចជាប្រតិកម្មនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ការរលាយក្នុងអេឡិចត្រូលីតដែលមិន aqueous និងភាពបត់បែនមិនគ្រប់គ្រាន់។ វាមានផលប៉ះពាល់ជាពិសេសទៅលើការបាត់បង់សមត្ថភាព និងវដ្តជីវិតរបស់ LiFePO4 ។ លើសពីនេះទៀតឧបករណ៍ប្រមូលបច្ចុប្បន្ន diaphragm សមាសធាតុអេឡិចត្រូលីតដំណើរការផលិតកត្តាមនុស្សការរំញ័រខាងក្រៅការឆក់ជាដើមនឹងប៉ះពាល់ដល់ដំណើរការរបស់ថ្មទៅកម្រិតផ្សេងៗគ្នា។
ឯកសារយោង៖ Miao Meng et al. "វឌ្ឍនភាពនៃការស្រាវជ្រាវលើការបរាជ័យនៃថ្ម Lithium Iron Phosphate Power Battery"។
