Sep 08, 2024

लिथियम-आयन बैटरियों के जीवनकाल पर तापमान का प्रभाव

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बैटरियों पर तापमान का प्रभाव बहुत जटिल होता है, और तापमान का बैटरी जीवन पर भी महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। परीक्षण वातावरण के तापमान को बदलकर, बैटरी जीवन के क्षरण को तेज किया जा सकता है। यह दृष्टिकोण प्रयोगों में तेजी लाने और परीक्षण के समय को कम करने का एक प्रभावी तरीका है। हालाँकि, वह तंत्र जिसके द्वारा तापमान बैटरी जीवन को प्रभावित करता है, स्पष्ट नहीं है, जिसका अर्थ है कि त्वरित प्रयोगों के परिणामों का उपयोग पारंपरिक प्रयोगों के परिणामों की भविष्यवाणी करने के लिए नहीं किया जा सकता है। यहां बैटरी जीवन पर तापमान के प्रभाव का परिचय दिया गया है।

विभिन्न तापमानों पर बैटरियों की अलग-अलग गिरावट दर के कई परिचय हैं, जैसे स्तरित ऑक्साइड, एलएफपी और अन्य बैटरी प्रणालियों की क्षमता में गिरावट।

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बैटरी ख़राब होने को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक अलग-अलग तापमान पर अलग-अलग होते हैं। कम तापमान पर, लिथियम धातु की वर्षा सक्रिय लिथियम की खपत करती है, और अवक्षेपित लिथियम धातु और इलेक्ट्रोलाइट के बीच की प्रतिक्रिया सक्रिय लिथियम की खपत करती है और कम गुणवत्ता वाले ठोस-तरल इंटरफ़ेस का निर्माण करती है, जिससे बैटरी प्रतिबाधा बढ़ जाती है।

एनसीएम111/ग्रेफाइट में कम तापमान पर लिथियम का जमाव एक सामान्य घटना है, जैसा कि -20 डिग्री पर साइकिल चलाने से पहले और बाद में ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड की एसईएम छवि में दिखाया गया है। एलपी40 इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम डेंड्राइट स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं

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इलेक्ट्रोलाइट को बदलकर कम तापमान वाले लिथियम जमाव की घटना को कम किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, उपरोक्त चित्र में, M9F1 इलेक्ट्रोलाइट में घूमने वाली बैटरी की नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर कोई स्पष्ट धातु लिथियम नहीं है। नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह का निरीक्षण करने के लिए बैटरी को अलग करना एक अपेक्षाकृत बोझिल प्रयोग है। बैटरी चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान कूलम्ब दक्षता का उपयोग लिथियम जमाव को निर्धारित करने के लिए एक सरल संकेतक के रूप में किया जा सकता है। नीचे दिए गए चित्र में, लिथियम जमाव से गुजरने वाली बैटरी की मध्यावधि कूलम्बिक दक्षता 100% से काफी भिन्न हो जाती है।

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सक्रिय लिथियम की वर्षा के कारण होने वाली प्रतिकूल प्रतिक्रियाएँ तेज़ हो जाती हैं, जिससे इस घटना का पता लगाना अधिक जटिल हो जाता है। इसके अलावा, ठोस-तरल इंटरफ़ेस पर पहले से ही साइड प्रतिक्रियाएं हैं। जमा लिथियम और इलेक्ट्रोलाइट के बीच प्रतिक्रिया के प्रत्यक्ष अवलोकन के अभाव में, केवल अंतिम पक्ष प्रतिक्रिया उत्पादों से यह निर्णय लेना कि जमा लिथियम ने इंटरफ़ेस पक्ष प्रतिक्रिया को तेज कर दिया है, यह भी एक तार्किक रूप से अविश्वसनीय अनुमान है।

उच्च तापमान पर, बैटरी खराब होने का मुख्य कारण सकारात्मक इलेक्ट्रोड से संक्रमण धातुओं की लीचिंग और इलेक्ट्रोलाइट का उच्च तापमान अपघटन है। LiPF6 उच्च तापमान पर विद्युत क्षेत्र के बिना भी विघटित हो जाएगा। इससे बैटरी के निष्क्रिय जीवन और चक्र जीवन दोनों में कमी आती है।

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चार्जिंग के दौरान ऊर्जा हानि के बारे में चिंताओं को संबोधित करते हुए, एसोसिएशन ऑफ फ्लीट प्रोफेशनल्स (एएफपी) विसंगतियों की जांच करता है, जो संभावित रूप से केबल दक्षता और चार्जिंग विधियों से जुड़ी होती हैं। चार्जर अंशांकन और वाहन टेलीमैटिक्स सटीकता जैसे कारक ऊर्जा उपयोग को प्रभावित करते हैं, जिससे बेड़े प्रबंधन निर्णय प्रभावित होते हैं।

इसके अलावा, उच्च तापमान चक्रण के दौरान एनोड से धातु भी घुल जाएगी, जिससे न केवल कैथोड सामग्री संरचना में गिरावट आएगी, बल्कि एनोड सतह पर विघटित धातु आयनों का जमाव भी होगा, जो चेहरे को नुकसान पहुंचाएगा। एनोड ठोस-तरल इंटरफ़ेस का मुखौटा। सकारात्मक इलेक्ट्रोड से धातु के निक्षालन की घटना को स्तरित ऑक्साइड सिस्टम और लिथियम आयरन फॉस्फेट सिस्टम दोनों में देखा जा सकता है। हालाँकि, लिथियम आयरन फॉस्फेट में Fe की लीचिंग पर कम ध्यान दिया गया है, मुख्य रूप से आयरन लीचिंग की कम मात्रा के कारण जिसका लिथियम आयरन फॉस्फेट की संरचना पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है और बैटरी जीवन पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। स्तरित ऑक्साइड से संक्रमण धातुओं का निक्षालन बैटरियों में समस्याओं की एक श्रृंखला ला सकता है।

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अलग-अलग तापमान पर बैटरियों की अलग-अलग मुख्य प्रतिक्रियाओं के कारण, उनकी क्षीणन प्रवृत्ति स्वाभाविक रूप से भिन्न होती है। इससे विभिन्न तापमानों पर चक्रीय परीक्षण को आसानी से स्थानांतरित करने में असमर्थता होती है, जिससे त्वरित प्रयोग प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है। हालाँकि, बैटरी साइक्लिंग के दौरान सक्रियण ऊर्जा को क्षीण करके, एक ओर, बैटरी क्षरण का कारण बनने वाले मुख्य कारकों को निर्धारित किया जा सकता है, और दूसरी ओर, त्वरित प्रयोगात्मक परिणामों की हस्तांतरणीयता को इस परिप्रेक्ष्य से माना जा सकता है।

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