लिथियम बैटरी की क्षमता कम क्यों होती है?

पॉजिटिव और नेगेटिव इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट और सेपरेटर लिथियम आयन बैटरी के महत्वपूर्ण घटक हैं।लिथियम सम्मिलन और निष्कर्षण प्रतिक्रियाएं सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर होती हैं, और प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर डाले गए लिथियम की मात्रा बैटरी की क्षमता को प्रभावित करने वाला मुख्य कारक है।इष्टतम बैटरी प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमता संतुलन बनाए रखना आवश्यक है.

आमतौर पर लिथियम आयन बैटरी में एक कार्बनिक विलायक और एक इलेक्ट्रोलाइट (लिथियम नमक) से बने इलेक्ट्रोलाइट समाधान का प्रयोग किया जाता है।इस इलेक्ट्रोलाइट समाधान में पर्याप्त चालकता और स्थिरता होनी चाहिए, और इलेक्ट्रोड के साथ संगत होना चाहिए। विभाजक के लिए इसकी कार्यक्षमता बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध और इंटरफ़ेस संरचना को निर्धारित करने वाला मुख्य कारक है,क्षमता के क्षरण को सीधे प्रभावित करता हैएक उच्च गुणवत्ता वाले विभाजक से लिथियम आयन बैटरी की क्षमता और समग्र प्रदर्शन में काफी सुधार होगा।विभाजक मुख्य रूप से सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड को अलग करने के लिए कार्य करता है, जो उनके बीच संपर्क के कारण शॉर्ट सर्किट को रोकता है, जबकि इलेक्ट्रोलाइट आयनों को भी गुजरने की अनुमति देता है, इस प्रकार बैटरी दक्षता को अधिकतम करता है।

लिथियम-आयन बैटरी में रासायनिक प्रतिक्रियाओं में लिथियम-आयन सम्मिलन और निष्कर्षण के दौरान न केवल रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं शामिल हैं,लेकिन नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर SEI फिल्म के गठन और विनाश जैसे दुष्प्रभाव भीइन सभी दुष्प्रभावों के कारण लिथियम आयन बैटरी की क्षमता में गिरावट आती है।

बैटरी चक्र के दौरान क्षमता का क्षय और हानि अपरिहार्य घटनाएं हैं। इसलिए, बैटरी क्षमता और प्रदर्शन में सुधार के लिए,देश-विदेश के विभिन्न क्षेत्रों के विद्वानों ने लिथियम बैटरी क्षमता हानि के तंत्र का गहन अध्ययन किया है।वर्तमान में लिथियम-आयन बैटरी की क्षमता में गिरावट का कारण बनने वाले मुख्य कारकों में सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतहों पर एसईआई निष्क्रियता फिल्मों का गठन, लिथियम धातु जमाव,इलेक्ट्रोड सक्रिय पदार्थों का विघटन, एनोड और कैथोड पर रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं या साइड प्रतिक्रियाओं, संरचनात्मक परिवर्तनों और चरण परिवर्तनों की घटना। वर्तमान में,लिथियम आयन बैटरी क्षमता क्षय में परिवर्तन और उनके कारण अभी भी निरंतर शोध के अधीन हैं.

कई प्रकार की सक्रिय सामग्री का उपयोग लिथियम-आयन बैटरी में नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जा सकता है, कार्बन आधारित, सिलिकॉन आधारित, टिन आधारित,और लिथियम टाइटनेट नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री मुख्य सामग्री हैंविभिन्न प्रकार की कार्बन सामग्री में विद्युत रासायनिक गुण भिन्न होते हैं। ग्रेफाइट, अपनी उच्च चालकता, उत्कृष्ट परत संरचना और उच्च क्रिस्टलीयता के साथ,लिथियम इंटरकेलेशन और डेइंटरकेलेशन के लिए उपयुक्त हैइसके अतिरिक्त, ग्राफाइट सस्ती और आसानी से उपलब्ध है, जिससे इसका व्यापक उपयोग होता है।

लिथियम आयन बैटरी के प्रारंभिक चार्ज और डिस्चार्ज के दौरान, सॉल्वेंट अणु ग्राफाइट सतह पर विघटित हो जाते हैं, जिससे एक निष्क्रियता फिल्म बनती है जिसे एसईआई कहा जाता है।इस प्रतिक्रिया से क्षमता का अपरिवर्तनीय नुकसान होता है. ओवरचार्जिंग के दौरान, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर लिथियम धातु जमाव होता है,विशेष रूप से जब सकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री के सापेक्ष अधिक हैलिथियम धातु जमाव उच्च दर की स्थितियों में भी हो सकता है।

आम तौर पर लिथियम बैटरी में क्षमता क्षय के कारण लिथियम धातु का गठन मुख्य रूप से निम्नलिखित कारणों से होता हैः

पहले, यह बैटरी में चक्रीय लिथियम की मात्रा को कम करता है;

दूसरा,लिथियम धातु इलेक्ट्रोलाइट या विलायक के साथ प्रतिक्रिया करती है, अन्य उप-उत्पादों का गठन करती है;
तीसरा,लिथियम धातु मुख्य रूप से नकारात्मक इलेक्ट्रोड और विभाजक के बीच जमा हो जाती है, जिससे छिद्रों की रोकथाम होती है और आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाता है।जिस तंत्र से विभिन्न ग्रेफाइट सामग्री लिथियम-आयन बैटरी की क्षमता क्षय को प्रभावित करती है, वह भिन्न होता हैप्राकृतिक ग्रेफाइट का एक उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्रफल होता है; इसलिए स्व-निर्वहन प्रतिक्रियाओं से लिथियम-आयन बैटरी में क्षमता का नुकसान होगा।नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप मेंइसके अतिरिक्त, चक्र के दौरान नकारात्मक इलेक्ट्रोड की परत संरचना के विच्छेदन जैसे कारक,इलेक्ट्रोड निर्माण के दौरान प्रवाहकीय एजेंटों के फैलाव, और भंडारण के दौरान विद्युत रासायनिक प्रतिरोध में वृद्धि सभी महत्वपूर्ण कारक हैं जो लिथियम-आयन बैटरी में क्षमता हानि में योगदान करते हैं।

पॉजिटिव इलेक्ट्रोड ओवरचार्जिंग मुख्य रूप से तब होती है जब पॉजिटिव इलेक्ट्रोड सामग्री का अनुपात बहुत कम हो,जिससे इलेक्ट्रोडों के बीच क्षमता असंतुलन होता है और लिथियम आयन बैटरी में क्षमता का अपरिवर्तनीय नुकसान होता हैइसके अतिरिक्त, the coexistence and continuous accumulation of oxygen and combustible gases released from the decomposition of the positive electrode material and electrolyte may pose safety hazards to the use of lithium-ion batteries.

ACEY-BCT506-512Hबैटरी चार्ज डिस्चार्ज परीक्षकबैटरी निर्माण, क्षमता माप और प्रदर्शन मापदंड परीक्षण आदि के लिए प्रयोग किया जाता है।यह एक मास्टर-स्लेव प्रकार की बैटरी व्यापक परीक्षण प्रणाली है जिसमें एक कंप्यूटर और एक एकल-चिप माइक्रो कंप्यूटर शामिल है।इसकी संरचना उन्नत है, प्रदर्शन विश्वसनीय है, संचालन सुविधाजनक है, दक्षता उच्च है, और इसमें एक अत्यंत उच्च लागत-प्रदर्शन अनुपात है।यह लिथियम बैटरी निर्माताओं के लिए एक अनिवार्य उत्पादन परीक्षण उपकरण है।, क्षमता माप निर्माताओं और अनुसंधान संस्थानों।

यदि लिथियम-आयन बैटरी का चार्जिंग वोल्टेज बहुत अधिक है, तो यह इलेक्ट्रोलाइट के ऑक्सीकरण का कारण बनेगा और कुछ उप-उत्पाद उत्पन्न करेगा, जो इलेक्ट्रोड माइक्रोपोर्स को बंद कर देगा,लिथियम आयनों के पलायन में बाधा डालने और इस प्रकार चक्र क्षमता क्षय में परिवर्तन का कारणइलेक्ट्रोलाइट की स्थिरता इसकी एकाग्रता के विपरीत आनुपातिक होती है; उच्च एकाग्रता कम स्थिरता का कारण बनती है, जिससे लिथियम आयन बैटरी की क्षमता प्रभावित होती है।चार्जिंग के दौरान, इलेक्ट्रोलाइट की खपत होती है, जिसे संयोजन के दौरान फिर से भरने की आवश्यकता होती है, जिससे सक्रिय पदार्थ की मात्रा कम हो जाती है और प्रारंभिक क्षमता प्रभावित होती है।

इलेक्ट्रोलाइट में इलेक्ट्रोलाइट, सॉल्वेंट और एडिटिव होते हैं, और इसके गुण बैटरी के जीवनकाल, विशिष्ट क्षमता, दर चार्ज/डिचार्ज प्रदर्शन और सुरक्षा को प्रभावित करते हैं।इलेक्ट्रोलाइट और विलायक दोनों का विघटन क्षमता हानि का कारण बनता हैप्रारंभिक चार्ज/डिस्चार्ज चक्र के दौरान, सॉल्वैंट्स और अन्य पदार्थों द्वारा नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर एक एसईआई फिल्म का गठन अपरिहार्य क्षमता हानि का परिणाम है, जो अपरिहार्य है।.इलेक्ट्रोलाइट में पानी या हाइड्रोजन फ्लोराइड जैसी अशुद्धियों की उपस्थिति LiPF6 इलेक्ट्रोलाइट को उच्च तापमान पर विघटित कर सकती है,और परिणामी उत्पादों सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के साथ प्रतिक्रिया, बैटरी क्षमता को प्रभावित करता है।

साथ ही, कुछ उत्पाद विलायक के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर एसईआई फिल्म की स्थिरता को प्रभावित करते हैं और लिथियम आयन बैटरी के प्रदर्शन में गिरावट का कारण बनते हैं।यदि इलेक्ट्रोलाइट अपघटन के उत्पाद इलेक्ट्रोलाइट के साथ असंगत हैं, वे पलायन के दौरान सकारात्मक इलेक्ट्रोड छिद्रों को अवरुद्ध करेंगे, जिससे बैटरी क्षमता में गिरावट आएगी।इलेक्ट्रोलाइट और बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच साइड रिएक्शन की घटना, साथ ही इससे उत्पन्न उपज, बैटरी क्षमता के क्षय के मुख्य कारक हैं।

लिथियम-आयन बैटरी आमतौर पर क्षमता हानि का अनुभव करती है, एक प्रक्रिया जिसे स्व-निर्वहन के रूप में जाना जाता है, जिसे प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय क्षमता हानि में विभाजित किया जाता है।विलायक के ऑक्सीकरण की दर सीधे स्व-निर्वहन की दर को प्रभावित करती हैसकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री चार्जिंग के दौरान सॉल्यूट के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं, जिससे लिथियम-आयन पलायन, क्षमता असंतुलन और अपरिवर्तनीय क्षय हो सकता है।सक्रिय पदार्थ के सतह क्षेत्र को कम करने से क्षमता हानि दर कम हो सकती है, और विलायक अपघटन बैटरी भंडारण जीवन को प्रभावित करता है। विभाजक रिसाव भी क्षमता हानि का कारण बन सकता है, लेकिन यह कम संभावना है।इससे लिथियम धातु जमा हो जाएगी।, सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड दोनों में क्षमता क्षय का कारण बनता है।

चार्ज के दौरान बैटरी के पॉजिटिव इलेक्ट्रोड की सक्रिय सामग्री अस्थिर होती है, जिससे यह इलेक्ट्रोलाइट के साथ प्रतिक्रिया करता है और बैटरी क्षमता को प्रभावित करता है।बैटरी क्षमता को प्रभावित करने वाले कारकों में से, कैथोड सामग्री में संरचनात्मक दोष, अत्यधिक उच्च चार्ज क्षमता और कार्बन ब्लैक सामग्री मुख्य कारक हैं।

स्पिनल LiMn2O4 मेरे देश में प्रचुर मात्रा में और सस्ते में उपलब्ध है, इसकी थर्मल स्थिरता अच्छी है और यह बैटरी कैथोड के लिए एक प्राथमिक सामग्री है।उच्च तापमान पर और बैटरी चार्ज-डिचार्ज चक्रों के दौरान LiMn2O4 कैथोड के भंडारण से क्षमता में गिरावट आती है, मुख्य रूप से निम्नलिखित कारकों के कारणः पहला, उच्च वोल्टेज की स्थिति में, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाएं इलेक्ट्रोलाइट में होती हैं, आम तौर पर 4.0V से ऊपर; दूसरा,LiMn2O4 में Mn इलेक्ट्रोलाइट में घुल जाता है, एक असमानता प्रतिक्रिया का कारण बनता है जो कैथोड सामग्री की क्रिस्टल संरचना को बाधित करता है।

चूंकि कार्बन ब्लैक एक निष्क्रिय पदार्थ है और डिस्चार्ज प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेता है, इसलिए कैथोड सामग्री में अत्यधिक कार्बन ब्लैक सामग्री इसकी ताकत और क्षमता को प्रभावित करेगी।,इसके अतिरिक्त परिवहन वाहक कार्बन ब्लैक की सतह पर एक उत्प्रेरक पदार्थ उत्पन्न करता है,जो धातु आयनों के विघटन की दर को बढ़ा सकता है और प्रभावी रूप से सक्रिय पदार्थों के विघटन को बढ़ावा दे सकता है.

नई ऊर्जालिथियम-आयन बैटरी के लिए उच्च अंत उपकरणों के अनुसंधान और निर्माण में विशेषज्ञता प्राप्त है।लिथियम बैटरी क्षमता परीक्षक, कृपया किसी भी समय हमसे संपर्क करने में संकोच न करें।