बैटरी के प्रदर्शन पर नमी की मात्रा का प्रभाव

कई कारक हैं जो लिथियम बैटरी के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं, जैसे कि सामग्री का प्रकार, सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड का संघनन घनत्व, नमी, कोटिंग सतह घनत्व, और इलेक्ट्रोलाइट की मात्रा। उनमें से, लिथियम-आयन बैटरी के प्रदर्शन पर नमी का महत्वपूर्ण प्रभाव है। नमी एक प्रमुख कारक है जिसे लिथियम-आयन बैटरी के उत्पादन प्रक्रिया के दौरान कड़ाई से नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। अत्यधिक नमी न केवल इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम लवण के अपघटन का कारण बन सकती है, और सकारात्मक और नकारात्मक सामग्री को नुकसान पहुंचा सकती है, वर्तमान कलेक्टर में एक निश्चित संक्षारक और विनाशकारी प्रभाव होता है, और यह चक्र प्रदर्शन और सुरक्षा प्रदर्शन में कमी की ओर जाता है। बैटरी की। हालांकि, नमी की मात्रा का पता लगाने का महत्वपूर्ण महत्व है। निम्नलिखित लिथियम बैटरी के प्रदर्शन पर नमी के प्रभाव का वर्णन करता है।

1. अत्यधिक नमी के नुकसान

टर्नेरी / ग्रेफाइट सिस्टम बैटरी की उत्पादन प्रक्रिया में, सकारात्मक इलेक्ट्रोड घोल की तैयारी आम तौर पर एक तेल-आधारित फैलाव प्रणाली का उपयोग करती है, पीवीडीएफ को बाइंडर और एनएमपी को विलायक के रूप में उपयोग करती है। जब पीवीडीएफ अत्यधिक नमी का सामना करता है, तो यह एक जिलेटिनस पदार्थ का निर्माण करेगा, जिसके परिणामस्वरूप खराब तरलता और गारा का लेवलिंग होगा, जो घोल के कोटिंग के लिए अनुकूल नहीं है। इसलिए, घोल तैयार करते समय, कच्चे माल की नमी, काम के माहौल और कर्मियों के संचालन के दौरान नमी की शुरूआत पर ध्यान देना चाहिए।

लिथियम बैटरी घोल की तैयारी पर भारी प्रभाव पड़ने के अलावा, अत्यधिक नमी इलेक्ट्रोलाइट के अपघटन का कारण बनेगी। प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड एक विशेष रूप से संक्षारक एसिड है, जो सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री और लिथियम बैटरी के वर्तमान कलेक्टरों को गंभीर नुकसान पहुंचा सकता है, और अंततः बैटरी सुरक्षा समस्याओं को जन्म दे सकता है।

2. ट्रेस वॉटर का अर्थ

हालांकि, ऐसा नहीं है कि लिथियम बैटरी में कम पानी बेहतर है। जैसा कि हम सभी जानते हैं, ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस (आमतौर पर एसईआई झिल्ली के रूप में जाना जाता है) एक चयनात्मक पारगम्य झिल्ली है जो ली + को स्वतंत्र रूप से पारित करने की अनुमति देता है, लेकिन इलेक्ट्रोलाइट अणु से गुजर नहीं सकते। इलेक्ट्रोलाइट और ट्रेस एडिटिव्स की संरचना एसईआई फिल्म निर्माण की क्षमता, कॉम्पैक्टनेस की डिग्री, बैटरी की अपरिवर्तनीय क्षमता हानि और बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। इलेक्ट्रोलाइट में एक ट्रेस घटक के रूप में पानी, एसईआई फिल्म के गठन और लिथियम-आयन बैटरी के बैटरी प्रदर्शन पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है।

तीसरा, लिथियम बैटरी के प्रदर्शन पर नमी का प्रभाव

विभिन्न सामग्री प्रणालियों में, नमी सामग्री का बैटरी प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव पड़ता है। हालांकि, जो अपरिवर्तित रहता है वह यह है कि नमी पहले चार्ज और डिस्चार्ज क्षमता, आंतरिक प्रतिरोध, बैटरी चक्र जीवन और लिथियम बैटरी की बैटरी की मात्रा को प्रभावित करती है। उदाहरण के तौर पर लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड / ग्रेफाइट सिस्टम बैटरी लें।

1. पहले चार्ज और डिस्चार्ज क्षमता पर प्रभाव

नमी लिथियम बैटरी में एसईआई के गठन से संबंधित है और अनिवार्य रूप से लिथियम बैटरी की पहली अपरिवर्तनीय क्षमता हानि को प्रभावित करेगी। जैसा कि चित्र एक में दिखाया गया है:

चित्रा 1. बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज क्षमता पर नमी की मात्रा का प्रभाव

जब बैटरी में नमी 0.015% से कम होती है, तो बैटरी की पहली निर्वहन क्षमता राष्ट्रीय मानक से मिलती है और परिवर्तन छोटा होता है; जब बैटरी की नमी 0.015% से 0.04% की सीमा के भीतर होती है, तो बैटरी की नमी के बढ़ने के साथ ही बैटरी की पहली निर्वहन क्षमता कम हो जाती है। जब बैटरी में नमी की मात्रा 0.015% से कम होती है, तो निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ हावी हो जाती हैं।

एकल-इलेक्ट्रॉन में कमी प्रक्रिया द्वारा उत्पन्न लिथियम एल्किल कार्बोनेट भी लिथियम कार्बोनेट उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट में ट्रेस पानी के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है।

2ROCO2 Li {{2}} H2O → Li2CO3 2CO2 22ROH

जब CO2 उत्पन्न होता है, तो कम क्षमता पर नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर एक नई रासायनिक प्रतिक्रिया होती है:

2CO2 →2Li+ e2e → Li2CO3 LCO

यह देखा जा सकता है कि पानी की एक उचित मात्रा Li2CO3 के प्रभुत्व वाली एक स्थिर, समान और घनी SEI फिल्म बनाने में मदद करेगी। जब एसईआई फिल्म पूरी तरह से नकारात्मक इलेक्ट्रोड को कवर करती है, तो अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया तुरंत बंद हो जाती है।

जब नमी की मात्रा 0.0150% से 0.04% की सीमा के भीतर होती है, तो लिथियम आयनों की खपत बढ़ जाती है, और बैटरी की चार्ज और डिस्चार्ज क्षमता कम हो जाती है, जिसका उस पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।

2. बैटरी आंतरिक प्रतिरोध पर प्रभाव

बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध बैटरी के सबसे महत्वपूर्ण विशेषता मापदंडों में से एक है। यह एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो बैटरी के चक्र जीवन और संचालन की स्थिति की विशेषता है, और बैटरी में आयनों और इलेक्ट्रॉनों के परिवहन की कठिनाई का मुख्य संकेतक है। आंतरिक प्रतिरोध मुख्य रूप से बैटरी सामग्री, विनिर्माण प्रक्रियाओं और बैटरी संरचना जैसे कारकों से प्रभावित होता है। आंतरिक प्रतिरोध जितना छोटा होता है, बैटरी के डिस्चार्ज होने पर वोल्टेज उतना ही कम होता है और उतनी ही अधिक ऊर्जा का उत्पादन हो सकता है। लंबे समय तक संग्रहीत बैटरी के लिए, भंडारण समय की वृद्धि के साथ आंतरिक प्रतिरोध बढ़ेगा, और आंतरिक प्रतिरोध एक निश्चित मूल्य से अधिक होने पर बैटरी का प्रदर्शन बहुत प्रभावित होगा। चूंकि लिथियम बैटरी में एसईआई फिल्म की गुणवत्ता पर नमी की मात्रा का प्रभाव पड़ता है, इसलिए परिचय बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध को प्रभावित करता है।

EC / DMC / EMC इलेक्ट्रोलाइट विलायक प्रणाली में, पानी की एक ट्रेस मात्रा कम आंतरिक प्रतिरोध के साथ Li2CO3- आधारित, स्थिर, एकसमान और घनी SEI फिल्म बना सकती है। जब एसई I फिल्म बनाने के लिए सिस्टम की आवश्यक सामग्री से नमी की मात्रा अधिक होती है, तो POI3 और LiF SEI फिल्म की सतह पर अवक्षेपित हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि होती है। जैसा चित्र 2 में दिखाया गया है:

चित्रा 2. बैटरी आंतरिक प्रतिरोध पर नमी की मात्रा का प्रभाव

3. बैटरी क्षमता क्षरण पर प्रभाव

नमी की सामग्री बैटरी एसईआई फिल्म के गुणों को प्रभावित करती है, जैसे कि एकरूपता और कॉम्पैक्टनेस। जब एसई I फिल्म एक समान और घनी होती है, तो ली + सम्मिलन रिक्ति पर कब्जा कर, इलेक्ट्रोलाइट विलायक नकारात्मक इलेक्ट्रोड में एम्बेडेड होना आसान नहीं होता है, इसलिए थोड़ा क्षमता क्षरण होता है। इसके विपरीत, जब एसईआई फिल्म का हिस्सा घना या एकसमान नहीं होता है, तो इलेक्ट्रोलाइट विलायक द्वारा ली जाने वाली ली + सम्मिलन रिक्तियों के लिए अपेक्षाकृत आसान होता है। Li2CO3 एक समान और घनी SEI फिल्म बनाने के लिए सबसे महत्वपूर्ण घटक है। EC / DMC / EMC इलेक्ट्रोलाइट विलायक प्रणाली में, पानी की उचित मात्रा Li2CO3 पर आधारित SEI फिल्म के गठन को बढ़ावा दे सकती है। जब नमी की मात्रा पर्याप्त या अत्यधिक होती है, तो एसईआई ने सघनता का गठन किया और फिल्म को समान किया, कार्बन एनोड में विलायक के एम्बेडिंग की संभावना कम। यही कारण है कि नमी क्षमता 0.015% से 0.04% की सीमा में होने पर नमी की मात्रा बढ़ने के साथ बैटरी की क्षमता क्षीणन धीरे-धीरे कम हो जाती है। जब नमी की मात्रा 0.015% से कम होती है, तो एक संतुलन एसईआई फिल्म नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर संतुलन संतुलन बनाए रखने के लिए बनाई जाती है। इसलिए, अपेक्षाकृत स्थिर अवस्था में बैटरी क्षमता क्षय को बनाए रखा जाता है।

चित्रा 3. बैटरी क्षमता क्षय दर पर नमी की मात्रा का प्रभाव

4. बैटरी की मोटाई पर प्रभाव

चित्रा 4. बैटरी की मोटाई पर नमी की मात्रा का प्रभाव

यह आंकड़ा से देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे नमी की मात्रा बढ़ती है, बैटरी की मोटाई भी बढ़ती जाती है। जब नमी सामग्री CO2, CO और अन्य गैसों के कारण होती है जो SEI फिल्म के निर्माण के दौरान उत्पन्न होती हैं। और जब पानी अत्यधिक होता है, तो अतिरिक्त पानी HF गैस के उत्पादन के लिए LiPF6 के साथ प्रतिक्रिया करता रहेगा। बैटरी का आंतरिक गैस उत्पादन बैटरी की सुरक्षा से संबंधित है। बैटरी में गंभीर पेट की समस्याओं से बचने के लिए, बैटरी के अंदर के पानी को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

संदर्भ:

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