லித்தியம் அயன் பேட்டரியில் என்ன பொருட்கள் உள்ளன?

அதிநவீன கத்தோட் பொருட்களில் லித்தியம்-உலோக ஆக்சைடுகள் அடங்கும் [LiCoO போன்றவை ₂ , LiMn ₂ ஓ ₄ , மற்றும் Li(NixMnyCoz)O ₂ ], வெனடியம் ஆக்சைடுகள், ஒலிவின்கள் (LiFePO போன்றவை ₄ ), மற்றும் ரிச்சார்ஜபிள் லித்தியம் ஆக்சைடுகள். ^11,12 கோபால்ட் மற்றும் நிக்கல் கொண்ட அடுக்கு ஆக்சைடுகள் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளுக்கு மிகவும் ஆய்வு செய்யப்பட்ட பொருட்கள்.அவை உயர் மின்னழுத்த வரம்பில் உயர் நிலைத்தன்மையைக் காட்டுகின்றன, ஆனால் கோபால்ட் இயற்கையில் குறைவாகவே கிடைக்கிறது மற்றும் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது, இது வெகுஜன உற்பத்திக்கு மிகப்பெரிய பின்னடைவாகும்.மாங்கனீசு குறைந்த விலை மாற்றீட்டை அதிக வெப்ப வரம்பு மற்றும் சிறந்த விகித திறன்களுடன் வழங்குகிறது ஆனால் குறைந்த சைக்கிள் ஓட்டுதல் நடத்தை.எனவே, கோபால்ட், நிக்கல் மற்றும் மாங்கனீசு கலவைகள் பெரும்பாலும் சிறந்த பண்புகளை இணைக்கவும், குறைபாடுகளைக் குறைக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.வெனடியம் ஆக்சைடுகள் ஒரு பெரிய திறன் மற்றும் சிறந்த இயக்கவியல் உள்ளது.இருப்பினும், லித்தியம் செருகல் மற்றும் பிரித்தெடுத்தல் காரணமாக, பொருள் உருவமற்றதாக மாறும், இது சைக்கிள் ஓட்டுதல் நடத்தையை கட்டுப்படுத்துகிறது.ஒலிவின்கள் நச்சுத்தன்மையற்றவை மற்றும் மிதமான திறன் கொண்டவை, சைக்கிள் ஓட்டுதலின் காரணமாக குறைந்த மங்கலாக இருக்கும், ஆனால் அவற்றின் கடத்துத்திறன் குறைவாக உள்ளது.மோசமான கடத்துத்திறனை ஈடுசெய்யும் பொருளை பூச்சு செய்யும் முறைகள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளன, ஆனால் இது பேட்டரிக்கு சில செயலாக்க செலவுகளை சேர்க்கிறது.

அனோட் பொருட்கள்

அனோட் பொருட்கள் லித்தியம், கிராஃபைட், லித்தியம்-அலாய் பொருட்கள், இன்டர்மெட்டாலிக்ஸ் அல்லது சிலிக்கான். ¹¹ லித்தியம் மிகவும் நேரடியான பொருளாகத் தெரிகிறது, ஆனால் சைக்கிள் ஓட்டுதல் நடத்தை மற்றும் டென்ட்ரிடிக் வளர்ச்சியில் சிக்கல்களைக் காட்டுகிறது, இது குறுகிய சுற்றுகளை உருவாக்குகிறது.கார்பனேசியஸ் அனோட்கள் அவற்றின் குறைந்த விலை மற்றும் கிடைக்கும் தன்மை காரணமாக அதிகம் பயன்படுத்தப்படும் அனோடிக் பொருளாகும்.இருப்பினும், லித்தியத்தின் (3,862 mAh/g) மின்னூட்ட அடர்த்தியுடன் ஒப்பிடுகையில் கோட்பாட்டு திறன் (372 mAh/g) மோசமாக உள்ளது.நாவல் கிராஃபைட் வகைகள் மற்றும் கார்பன் நானோகுழாய்கள் கொண்ட சில முயற்சிகள் திறனை அதிகரிக்க முயற்சி செய்தன, ஆனால் அதிக செயலாக்க செலவுகள் விலை வந்துள்ளன.அலாய் அனோட்கள் மற்றும் இன்டர்மெட்டாலிக் சேர்மங்கள் அதிக திறன் கொண்டவை ஆனால் வியத்தகு அளவு மாற்றத்தைக் காட்டுகின்றன, இதன் விளைவாக மோசமான சைக்கிள் ஓட்டுதல் நடத்தை ஏற்படுகிறது.நானோ கிரிஸ்டலின் பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும், அலாய் கட்டத்தை (Al, Bi, Mg, Sb, Sn, Zn மற்றும் பிறவற்றுடன்) அமைப்பதன் மூலமும் (Co, Cu, Fe, அல்லது நி).சிலிக்கான் மிக அதிக திறன் கொண்ட 4,199 mAh/g, Si இன் கலவையுடன் தொடர்புடையது ₅ லி ₂₂ .இருப்பினும், சைக்கிள் ஓட்டுதல் நடத்தை மோசமாக உள்ளது, மேலும் திறன் மங்கல் இன்னும் புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை.

எலக்ட்ரோலைட்டுகள்

ஒரு பாதுகாப்பான மற்றும் நீண்ட கால பேட்டரிக்கு ஒரு வலுவான எலக்ட்ரோலைட் தேவை, அது இருக்கும் மின்னழுத்தம் மற்றும் அதிக வெப்பநிலையைத் தாங்கக்கூடியது மற்றும் லித்தியம் அயனிகளுக்கு அதிக இயக்கத்தை வழங்கும் போது நீண்ட ஆயுளைக் கொண்டுள்ளது.வகைகளில் திரவ, பாலிமர் மற்றும் திட-நிலை எலக்ட்ரோலைட்டுகள் அடங்கும். ¹¹ திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகள் பெரும்பாலும் கரிம, கரைப்பான் அடிப்படையிலான எலக்ட்ரோலைட்டுகள் LiBC கொண்டவை ₄ ஓ ₈ (LiBOB), LiPF ₆ , லி[PF ₃ (சி ₂ எஃப் ₅ ) ₃ ], அல்லது ஒத்த.மிக முக்கியமான கருத்தில் அவற்றின் எரியக்கூடிய தன்மை;சிறப்பாகச் செயல்படும் கரைப்பான்கள் குறைந்த கொதிநிலைகளைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் 30°C அளவில் ஃபிளாஷ் புள்ளிகளைக் கொண்டுள்ளன.எனவே, செல்லின் காற்றோட்டம் அல்லது வெடிப்பு மற்றும் அதன் பின்னர் பேட்டரி ஆபத்தை ஏற்படுத்துகிறது.லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் எலக்ட்ரோலைட் சிதைவு மற்றும் அதிக வெப்பமண்டல பக்க எதிர்வினைகள் "வெப்ப ரன்வே" என்று அழைக்கப்படும் விளைவை உருவாக்கலாம்.எனவே, எலக்ட்ரோலைட்டின் தேர்வு பெரும்பாலும் எரியக்கூடிய தன்மை மற்றும் மின்வேதியியல் செயல்திறன் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான பரிமாற்றத்தை உள்ளடக்கியது.

பிரிப்பான்கள் உள்ளமைக்கப்பட்ட வெப்ப பணிநிறுத்தம் வழிமுறைகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் கூடுதல் வெளிப்புற அதிநவீன வெப்ப மேலாண்மை அமைப்புகள் தொகுதிகள் மற்றும் பேட்டரி பேக்குகளில் சேர்க்கப்படுகின்றன.அயனி திரவங்கள் அவற்றின் வெப்ப நிலைத்தன்மையின் காரணமாக பரிசீலனையில் உள்ளன, ஆனால் எதிர்முனையிலிருந்து லித்தியம் கரைதல் போன்ற பெரிய குறைபாடுகள் உள்ளன.

பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் அயனி கடத்தும் பாலிமர்கள்.அவை பெரும்பாலும் பீங்கான் நானோ துகள்களுடன் கலவைகளில் கலக்கப்படுகின்றன, இதன் விளைவாக அதிக கடத்துத்திறன் மற்றும் அதிக மின்னழுத்தங்களுக்கு எதிர்ப்பு ஏற்படுகிறது.கூடுதலாக, அவற்றின் அதிக பாகுத்தன்மை மற்றும் அரை-திட நடத்தை காரணமாக, பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் லித்தியம் டென்ட்ரைட்டுகளை வளரவிடாமல் தடுக்கலாம். ¹³ எனவே லித்தியம் உலோக அனோட்களுடன் பயன்படுத்தப்படலாம்.

திட எலக்ட்ரோலைட்டுகள் லித்தியம்-அயன் கடத்தும் படிகங்கள் மற்றும் பீங்கான் கண்ணாடிகள்.குறைந்த வெப்பநிலையில் திடப்பொருளில் உள்ள லித்தியம் இயக்கம் வெகுவாகக் குறைக்கப்படுவதால் அவை மிக மோசமான குறைந்த வெப்பநிலை செயல்திறனைக் காட்டுகின்றன.கூடுதலாக, திட எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய நடத்தையைப் பெறுவதற்கு சிறப்பு படிவு நிலைகள் மற்றும் வெப்பநிலை சிகிச்சைகள் தேவை, அவை பயன்படுத்துவதில் மிகவும் விலை உயர்ந்தவை, இருப்பினும் அவை பிரிப்பான்களின் தேவை மற்றும் வெப்ப ரன்வே அபாயத்தை நீக்குகின்றன.

பிரிப்பான்கள்

பிரிப்பான் பொருட்கள் மற்றும் தேவைகள் பற்றிய நல்ல மதிப்பாய்வு பி. அரோரா மற்றும் இசட். ஜாங் ஆகியோரால் வழங்கப்படுகிறது. ¹⁴ அதன் பெயர் குறிப்பிடுவது போல, பேட்டரி பிரிப்பான் இரண்டு மின்முனைகளையும் ஒருவருக்கொருவர் உடல் ரீதியாக பிரிக்கிறது, இதனால் ஒரு குறுகிய சுற்று தவிர்க்கப்படுகிறது.ஒரு திரவ எலக்ட்ரோலைட்டின் விஷயத்தில், பிரிப்பான் என்பது ஒரு நுரை பொருளாகும், இது எலக்ட்ரோலைட்டுடன் நனைக்கப்பட்டு அதை இடத்தில் வைத்திருக்கும்.குறைந்த எலக்ட்ரோலைட் எதிர்ப்பு, அதிகபட்ச இயந்திர நிலைத்தன்மை மற்றும் அதிக மின் வேதியியல் செயலில் உள்ள சூழலில் சிதைவுக்கு இரசாயன எதிர்ப்பு ஆகியவற்றைக் கொண்டிருக்கும் போது இது ஒரு மின்னணு இன்சுலேட்டராக இருக்க வேண்டும்.கூடுதலாக, பிரிப்பான் பெரும்பாலும் "வெப்ப பணிநிறுத்தம்;" எனப்படும் பாதுகாப்பு அம்சத்தைக் கொண்டுள்ளது.உயர்ந்த வெப்பநிலையில், அதன் இயந்திர நிலைத்தன்மையை இழக்காமல் லித்தியம்-அயன் போக்குவரத்தை மூடுவதற்கு அதன் துளைகளை உருக்கி அல்லது மூடுகிறது.பிரிப்பான்கள் தாள்களில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு மின்முனைகளுடன் கூடியவை அல்லது சிட்டுவில் உள்ள ஒரு மின்முனையில் டெபாசிட் செய்யப்படுகின்றன.செலவில், பிந்தையது விரும்பத்தக்க முறையாகும், ஆனால் வேறு சில தொகுப்பு, கையாளுதல் மற்றும் இயந்திர சிக்கல்களை ஏற்படுத்துகிறது.திட-நிலை எலக்ட்ரோலைட்டுகள் மற்றும் சில பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு பிரிப்பான் தேவையில்லை.