قىسقىچە مەزمۇنى
لىتىي ئىئونلۇق باتارېيە (LIBs) ئەڭ مۇھىم ئېنېرگىيە ساقلاش تېخنىكىسىنىڭ بىرى دەپ قارىلىدۇ.باتارېيەنىڭ ئېنېرگىيە زىچلىقىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ ، ئېنېرگىيە مەقسەتسىز قويۇپ بېرىلسە ، باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىكى تېخىمۇ ھالقىلىق بولىدۇ.LIB لارنىڭ ئوت ئاپىتى ۋە پارتىلىشىغا مۇناسىۋەتلىك ھادىسىلەر دۇنيا مىقياسىدا دائىم يۈز بېرىدۇ.بەزىلىرى ئىنسانلارنىڭ ھاياتى ۋە سالامەتلىكىگە ئېغىر تەھدىدلەرنى ئېلىپ كەلدى ھەمدە ئىشلەپچىقارغۇچىلارنىڭ نۇرغۇن مەھسۇلاتلارنى قايتۇرۇۋېلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقاردى.بۇ ۋەقەلەر بىخەتەرلىكنىڭ باتارېيەنىڭ ئالدىنقى شەرتى ئىكەنلىكىنى ، كەلگۈسىدىكى يۇقىرى ئېنېرگىيەلىك باتارېيە سىستېمىسىنى قوللىنىشتىن بۇرۇن ئېغىر مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش كېرەكلىكىنى ئەسكەرتىدۇ.بۇ ئوبزور LIB بىخەتەرلىك مەسىلىسىنىڭ كېلىپ چىقىشىدىكى ئاساسلارنى خۇلاسىلەپ ، LIB بىخەتەرلىكىنى ياخشىلاش ئۈچۈن ماتېرىيال لايىھىلەشتىكى يېقىنقى مۇھىم ئىلگىرىلەشلەرنى گەۋدىلەندۈرۈشنى مەقسەت قىلىدۇ.بىزنىڭ مۆلچەرىمىزچە ، بۇ ئوبزور باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىكىنى تېخىمۇ ئىلگىرى سۈرىدۇ ، بولۇپمۇ يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك زىچلىقتىكى يېڭىدىن گۈللىنىۋاتقان LIB لار ئۈچۈن.
LIB بىخەتەرلىك مەسىلىلىرىنىڭ ئەسلىمىسى
LIBs ئىچىدىكى ئورگانىك سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىت ئىچىدىن ئاسان يانىدۇ.LIB سىستېمىسىنىڭ ئەڭ ئاپەت خاراكتېرلىك مەغلۇبىيىتىنىڭ بىرى ، باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىك ئەندىشىسىنىڭ ئاساسلىق سەۋەبى دەپ قارالغان كىشىنى مەپتۇن قىلىدىغان ئىسسىقلىق قېچىش ھادىسىسى.ئادەتتە ، ئىسسىق ئۆتۈپ قېلىش تاشقى رېئاكسىيە كونترولدىن چىققاندا يۈز بېرىدۇ.ئاككۇمۇلياتورنىڭ تېمپېراتۇرىسى ~ 80 سېلسىيە گرادۇستىن يۇقىرى بولغاندا ، باتارېيە ئىچىدىكى تاشقى خىمىيىلىك رېئاكسىيە نىسبىتى ئېشىپ ، ھۈجەيرىنى تېخىمۇ قىزىتىدۇ ، نەتىجىدە ئاكتىپ ئىنكاس قايتۇرۇش دەۋرى كېلىپ چىقىدۇ.توختىماي ئۆرلەۋاتقان تېمپېراتۇرا ئوت ئاپىتى ۋە پارتلاشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن ، بولۇپمۇ چوڭ باتارېيە بوغچىسىغا.شۇڭلاشقا ، ئىسسىقلىق قېچىشنىڭ سەۋەبى ۋە جەريانىنى چۈشىنىش ئىقتىدار ماتېرىياللىرىنى لايىھىلەشكە يېتەكچىلىك قىلىپ ، LIBs نىڭ بىخەتەرلىكى ۋە ئىشەنچلىكلىكىنى يۇقىرى كۆتۈرەلەيدۇ.ئىسسىقلىق بىلەن قېچىش جەريانىنى يىغىنچاقلىغاندا ئۈچ باسقۇچقا بۆلۈشكە بولىدۇرەسىم 1.
1-رەسىم ئىسسىقلىق قېچىش جەريانىدىكى ئۈچ باسقۇچ.
1-باسقۇچ: ئىسسىق ئۆتۈپ قېلىشنىڭ باشلىنىشى.باتارېيە نورمال ھالەتتىن بىنورمال ھالەتكە ئۆزگىرىدۇ ، ئىچكى تېمپېراتۇرا ئۆرلەشكە باشلايدۇ.2-باسقۇچ: ئىسسىقلىق توپلاش ۋە گاز قويۇپ بېرىش جەريانى.ئىچكى تېمپېراتۇرا تېزلا ئۆرلەيدۇ ، باتارېيەدە ئىسسىقلىق رېئاكسىيەسى بولىدۇ.3-باسقۇچ: كۆيۈش ۋە پارتىلاش.ئاسان يانىدىغان ئېلېكترولىت كۆيۈپ ، ئوت ئاپىتى ھەتتا پارتىلاشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.
قىزىپ كېتىشنىڭ باشلىنىشى (1-باسقۇچ)
ئىسسىقلىق قېچىش باتارېيە سىستېمىسىنىڭ قىزىپ كېتىشىدىن باشلىنىدۇ.دەسلەپكى قىزىش باتارېيەنىڭ لايىھەلەنگەن توك بېسىمىدىن ئېشىپ كەتكەندە (ئارتۇقچە توك قاچىلاش) ، ھەددىدىن زىيادە يۇقىرى تېمپېراتۇرىنىڭ تەسىرىگە ئۇچراش ، سىمسىز كاشىلا سەۋەبىدىن سىرتقى قىسقا توك يولى ياكى ھۈجەيرە كەمتۈكلىكى سەۋەبىدىن ئىچكى قىسقا توك يولىنىڭ تەسىرىدە پەيدا بولىدۇ.بۇنىڭ ئىچىدە ، ئىچكى قىسقىراش ئىسسىق ئۆتۈپ قېلىشنىڭ ئاساسلىق سەۋەبى بولۇپ ، كونترول قىلىش بىر قەدەر قىيىن.سىرتقى مېتال ئەخلەتلەرنىڭ سىڭىپ كىرىشى قاتارلىق ھۈجەيرىلەرنى ئېزىش ئەھۋاللىرىدا ئىچكى قىسقىراش يۈز بېرىدۇ.ماشىنا سوقۇلۇشيۇقىرى زىچلىقتىكى توك قاچىلاشتا ، ئارتۇق توك قاچىلاش شارائىتىدا ياكى تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا لىتىي دېندرىت شەكىللىنىدۇ.باتارېيە قۇراشتۇرۇش جەريانىدا بارلىققا كەلگەن كەمتۈك ئايرىغۇچلار.مەسىلەن ، 2013-يىلى 10-ئاينىڭ بېشىدا ، سېئاتىلغا يېقىن تېسلا ماشىنىسى قالقان ۋە باتارېيە ئورۇسىنى تېشىپ كەتكەن مېتال ئەخلەتلەرنى سوقتى.ئەخلەتلەر پولىمېر ئايرىش ماشىنىسىغا سىڭىپ كىرىپ ، كاتود ۋە ئانودنى بىۋاسىتە ئۇلاپ ، باتارېيەنىڭ قىسقا توك يولىغا ۋە ئوت يېقىشىنى كەلتۈرۈپ چىقاردى.2016-يىلى ، سامسۇڭ Note 7 باتارېيەسىنىڭ ئوت ئاپىتى سىرتقى بېسىم ياكى مۇسبەت ئېلېكترودتا كەپشەرلەش ئاسانلا بۇزۇلۇپ ، باتارېيەنىڭ قىسقا توك يولىنى كەلتۈرۈپ چىقارغان.
1-باسقۇچتا ، باتارېيە مەشغۇلاتى نورمال ھالەتتىن نورمالسىز ھالەتكە ئۆزگىرىدۇ ، يۇقىرىدا كۆرسىتىلگەن بارلىق مەسىلىلەر باتارېيەنىڭ قىزىپ كېتىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.ئىچكى تېمپېراتۇرا ئۆرلەشكە باشلىغاندا ، 1-باسقۇچ ئاخىرلىشىدۇ ، 2-باسقۇچ باشلىنىدۇ.
ئىسسىقلىق توپلاش ۋە گاز قويۇپ بېرىش جەريانى (2-باسقۇچ)
2-باسقۇچنىڭ باشلىنىشىغا ئەگىشىپ ، ئىچكى تېمپېراتۇرا تېز ئۆرلەيدۇ ، باتارېيە تۆۋەندىكىدەك ئىنكاسلارنى باشتىن كەچۈرىدۇ (بۇ ئىنكاسلار ئېنىق تەرتىپتە يۈز بەرمەيدۇ ؛ بەزىلىرى بىرلا ۋاقىتتا يۈز بېرىشى مۇمكىن):
(1) ئىسسىق ئۆتۈپ قېلىش ياكى فىزىكىلىق سىڭىپ كىرىش سەۋەبىدىن قاتتىق ئېلېكترولىت ئارىلىقى (SEI) پارچىلىنىش.SEI قەۋىتى ئاساسلىقى تۇراقلىق (LiF ۋە Li2CO3 غا ئوخشاش) ۋە ئاسان ئېرىشكىلى بولىدىغان [مەسىلەن پولىمېر ، ROCO2Li ، (CH2OCO2Li) 2 ۋە ROLi] تەركىبلىرىدىن تەركىب تاپقان.قانداقلا بولمىسۇن ، ئاسان ئېرىشكىلى بولىدىغان زاپچاسلار تەخمىنەن 90 ° C ئەتراپىدا تاشقى جەھەتتىن پارچىلىنىپ ، ئاسان يانىدىغان گاز ۋە ئوكسىگېن قويۇپ بېرىدۇ.(CH2OCO2Li) 2 نى مىسالغا ئالايلى
(CH2OCO2Li) 2 → Li2CO3 + C2H4 + CO2 + 0.5O2
.بۇ بىر خىل تاشقى رېئاكسىيە بولۇپ ، تېمپېراتۇرىنى تېخىمۇ ئۆرلىتىۋېتىدۇ.
(3) قاچانT> ~ 130 ° C ، پولىئېتىلېن (PE) / پوپروپولىن (PP) ئايرىغۇچ ئېرىتىشكە باشلايدۇ ، بۇ ئەھۋال تېخىمۇ ناچارلىشىپ ، كاتود بىلەن ئانود ئوتتۇرىسىدا قىسقا توك يولىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.
(4) ئاخىرىدا ، ئىسسىقلىق لىتىي مېتال ئوكسىد كاتود ماتېرىيالىنىڭ پارچىلىنىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىپ ، ئوكسىگېننىڭ قويۇپ بېرىلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.LiCoO2 نى مىسالغا ئالايلى ، ئۇ تۆۋەندىكىدەك ° C 180 تىن باشلايدۇ
كاتودنىڭ پارچىلىنىشىمۇ ئىنتايىن غەلىتە بولۇپ ، تېمپېراتۇرا ۋە بېسىمنى تېخىمۇ ئاشۇرىدۇ ، نەتىجىدە ئىنكاسنى تېخىمۇ تېزلىتىدۇ.
2-باسقۇچتا ، تېمپېراتۇرا ئۆرلەپ ، باتارېيە ئىچىدە ئوكسىگېن يىغىلىدۇ.باتارېيەنىڭ كۆيۈشى ئۈچۈن يېتەرلىك ئوكسىگېن ۋە ئىسسىقلىق توپلانغان ھامان ئىسسىقلىق قېچىش جەريانى 2-باسقۇچتىن 3-باسقۇچقىچە داۋاملىشىدۇ.
كۆيۈش ۋە پارتىلاش (3-باسقۇچ)
3-باسقۇچتا ، كۆيۈش باشلىنىدۇ.LIBs نىڭ ئېلېكترولىتلىرى ئورگانىك بولۇپ ، دەۋرىيلىك ۋە سىزىقلىق ئالكىل كاربوناتلارنىڭ ئاساسەن دېگۈدەك بىرىكىشىدۇر.ئۇلارنىڭ يۇقىرى تەۋرىنىشچانلىقى بار ، ئىچى ئىنتايىن ئاسان يانىدىغان.ئاممىباب كاربونات ئېلېكترولىتنى [ئېتىلېن كاربونات (EC) + دىمېتىل كاربونات (DMC) نىڭ ئارىلاشمىسى (ئېغىرلىقى 1: 1)) مىسالغا ئالساق ، ئۇ ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا 4.8 kPa ھورنىڭ بېسىمىنى ۋە ئىنتايىن تۆۋەن چاقماق نۇقتىسىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. 2513 ± 1 ° C تۆۋەن تېمپېراتۇرا 1.013 بال.قويۇپ بېرىلگەن ئوكسىگېن ۋە ئىسسىقلىق 2-باسقۇچتا ئاسان يانىدىغان ئورگانىك ئېلېكترولىتنىڭ كۆيۈشىگە كېرەكلىك شارائىت ھازىرلاپ بېرىدۇ ، بۇ ئارقىلىق ئوت ياكى پارتىلاش خەۋىپى كېلىپ چىقىدۇ.
2-ۋە 3-باسقۇچلاردا ، تاشقى كېسەللىكلەر رېئاكسىيەسى يېقىن ئەتراپتىكى شارائىتتا يۈز بېرىدۇ.شۇڭا ، تېز سۈرئەتلىك ئىسسىقلىق ئېنېرگىيىسى (ARC) LIBs ئىچىدىكى مۇھىتنى تەقلىد قىلىدىغان كەڭ قوللىنىلىدىغان تېخنىكا بولۇپ ، بىزنىڭ ئىسسىقلىقنىڭ قېچىش رېئاكسىيە ھەرىكىتىنى چۈشىنىشىمىزنى ئاسانلاشتۇرىدۇ.2-رەسىمئىسسىقلىق ئىشلىتىش سىنىقىدا خاتىرىلەنگەن LIB نىڭ تىپىك ARC ئەگرى سىزىقىنى كۆرسىتىدۇ.2-باسقۇچتا تېمپېراتۇرىنىڭ ئۆرلىشىنى تەقلىد قىلىش ، سىرتقى ئىسسىقلىق مەنبەسى باتارېيەنىڭ تېمپېراتۇرىسىنى باشلىنىش تېمپېراتۇرىسىغا ئۆستۈرىدۇ.بۇ تېمپېراتۇرىنىڭ ئۈستىدە ، SEI پارچىلىنىپ ، تېخىمۇ كۆپ خىمىيىلىك رېئاكسىيە پەيدا قىلىدۇ.ئاخىرىدا ، ئايرىغۇچ ئېرىپ كېتىدۇ.ئۇنىڭدىن كېيىن ئۆزلۈكىدىن ئىسسىنىش نىسبىتى ئېشىپ ، ئىسسىق ئۆتۈپ قېلىشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ (ئۆزلۈكىدىن ئىسسىنىش نىسبىتى> ° C10 بولغاندا) ۋە ئېلېكترولىت كۆيۈش (3-باسقۇچ).
ئانود بولسا مېكرو كاربون مىكرو گرافىك.كاتود بولسا LiNi0.8Co0.05Al0.05O2.ئېلېكترولىت EC / PC / DMC دىكى 1.2 M LiPF6.Celgard 2325 ئۈچبۇلۇڭ ئايرىغۇچ ئىشلىتىلگەن.ئېلېكتىرو خىمىيىلىك جەمئىيىتىنىڭ رۇخسىتى بىلەن ماسلاشتۇرۇلغان.
دىققەت قىلىشقا تېگىشلىكى شۇكى ، يۇقىرىدا تەسۋىرلەنگەن ئىنكاسلار بېرىلگەن تەرتىپتە كەينى-كەينىدىن يۈز بەرمەيدۇ.ئۇلار ، مۇرەككەپ ۋە سىستېمىلىق مەسىلىلەر.
ياخشىلانغان باتارېيە بىخەتەرلىكىدىكى ماتېرىياللار
باتارېيە ئىسسىقلىق ئېقىمىنى چۈشىنىش ئاساسىدا ، نۇرغۇن ئۇسۇللار تەتقىق قىلىنىۋاتىدۇ ، بۇنىڭدىكى مەقسەت باتارېيە زاپچاسلىرىنى مۇۋاپىق لايىھىلەش ئارقىلىق بىخەتەرلىك خەۋپىنى ئازايتىش.كېيىنكى بۆلەكلەردە ، ئوخشىمىغان ئىسسىقلىق ساقلاش باسقۇچىغا ماس كېلىدىغان مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش ، باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىكىنى ياخشىلاشتىكى ئوخشىمىغان ماتېرىيال ئۇسۇللىرىنى خۇلاسىلەپ چىقتۇق.
1-باسقۇچتىكى مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش (قىزىشنىڭ باشلىنىشى)
ئىشەنچلىك anode ماتېرىياللىرى.LIB نىڭ ئانودىدىكى Li dendrite نىڭ شەكىللىنىشى ئىسسىقلىق قېچىشنىڭ بىرىنچى باسقۇچىنى قوزغىتىدۇ.گەرچە بۇ سودا سودا LIB لىرىنىڭ ئانودىدا يېنىكلىتىلگەن بولسىمۇ (مەسىلەن كاربونات ئانود) ، لى دېندرىتنىڭ شەكىللىنىشى پۈتۈنلەي چەكلەنمىدى.مەسىلەن ، سودا LIB دا ، ئانود بىلەن كاتودلار ياخشى ماسلاشمىسا ، گرافت ئېلېكترود گىرۋىكىدە دېندرىت چۆكۈش ئەۋزەللىكى كۆرۈلىدۇ.بۇنىڭدىن باشقا ، LIBs نىڭ مەشغۇلات شارائىتىنىڭ نامۇۋاپىق بولۇشىمۇ دېندرىتنىڭ ئۆسۈشى بىلەن لى مېتال چۆكۈشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.ھەممىگە ئايانكى ، ئەگەر باتارېيە توك قاچىلانسا ، i مېتالنىڭ چۆكۈپ كېتىشى لى گرافىكىدىكى لى ئىئونلىرىنىڭ تارقىلىشىدىن تېز بولسا ، دېندرىت ئاسانلا شەكىللىنىدۇ.(2) گرافىك ھەددىدىن زىيادە ئېشىپ كەتسە ، ئارتۇق توك قاچىلاش شارائىتىدا(3) سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىتنىڭ يېپىشقاقلىقى ۋە لى-ئىئوننىڭ تارقىلىشقا قارشى تۇرۇش كۈچىنىڭ كۈچىيىشى سەۋەبىدىن ، تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا [مەسىلەن ، تۆۋەن تېمپېراتۇرا (~ 0 ° C)].
ماتېرىياللارنىڭ خۇسۇسىيىتى نۇقتىسىدىن قارىغاندا ، ئانودىدا لى دېندرىتنىڭ ئۆسۈشىنى بەلگىلەيدىغان يىلتىزنىڭ تۇراقسىز ۋە بىردەك بولمىغان SEI بولۇپ ، يەرلىكنىڭ نۆۋەتتىكى تارقىلىشىنىڭ تەكشى بولماسلىقىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.ئېلېكتىرولىت زاپچاسلىرى ، بولۇپمۇ خۇرۇچلار تەكشۈرۈلۈپ ، SEI نىڭ بىردەكلىكى يۇقىرى كۆتۈرۈلۈپ ، لى داندرىتنىڭ شەكىللىنىشى يوقىتىلدى.تىپىك خۇرۇچلار ئانئورگانىك بىرىكمىلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ.بۇتىرولاكتون ، ئېتىلېن سۇلفىت قاتارلىق تۇراقسىز دەۋرىيلىك مولېكۇلا ۋە ئۇلارنىڭ تۇغۇندى مەھسۇلاتلىرىۋە فتوروئېتىلېن كاربونات قاتارلىق فتورلۇق بىرىكمىلەر قاتارلىقلار.ھەر بىر مىليونلۇق بۆلەكلەردىمۇ ، بۇ مولېكۇلالار يەنىلا SEI مورفولوگىيىسىنى ياخشىلايدۇ ، بۇنىڭ بىلەن لى-ئىئون ئېقىمى بىرلىشىپ ، لى دېندرىتنىڭ شەكىللىنىش ئېھتىماللىقىنى يوقىتىدۇ.
ئومۇمىي جەھەتتىن ئالغاندا ، لى داندرىت خىرىسى گرافت ياكى كاربونات ئانود ۋە كرېمنىي / SiO دا كېيىنكى ئەۋلاد ئانودنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ.لى دېندرىتنىڭ ئۆسۈش مەسىلىسىنى ھەل قىلىش يېقىن كەلگۈسىدە يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك زىچلىقتىكى لى-ئىئون خىمىيىسىنىڭ ماسلىشىشىدا ئىنتايىن مۇھىم.دىققەت قىلىشقا تېگىشلىكى شۇكى ، يېقىندىن بۇيان ، لى چۆكۈش جەريانىدا لى-ئىئون ئېقىمىنى بىر گەۋدىلەشتۈرۈش ئارقىلىق ساپ لى مېتال ئانودىدا لى دېندرىت شەكىللىنىش مەسىلىسىنى ھەل قىلىشقا نۇرغۇن كۈچ سەرپ قىلىندى.مەسىلەن ، قوغداش قەۋىتى سىرلاش ، سۈنئىي SEI قۇرۇلۇشى قاتارلىقلار. بۇ نۇقتىدىن ئېيتقاندا ، بەزى ئۇسۇللار LIBs دىكى كاربونات ئانود مەسىلىسىدىكى مەسىلىنى قانداق ھەل قىلىشنى يورۇتۇپ بېرىشى مۇمكىن.
كۆپ ئىقتىدارلىق سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىت ۋە ئايرىغۇچ.سۇيۇق ئېلېكترولىت ۋە ئايرىغۇچ يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك كاتود بىلەن ئانودنى فىزىكىلىق ئايرىشتا مۇھىم رول ئوينايدۇ.شۇڭا ، ياخشى لايىھەلەنگەن كۆپ ئىقتىدارلىق ئېلېكترولىت ۋە ئايرىغۇچ باتارېيە ئىسسىقلىق ئېقىمىنىڭ دەسلەپكى باسقۇچىدا (1-باسقۇچ) باتارېيەنى كۆرۈنەرلىك قوغدىيالايدۇ.
ئاككۇمۇلياتورنى مېخانىكىلىق ئېزىشتىن ساقلاش ئۈچۈن ، كاربونات ئېلېكترولىتقا (EC / DMC دىكى 1 M LiFP6) قوشۇلغان سىلىتسىينى ئاددىي قوشۇش ئارقىلىق ، قېلىن قويۇق سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىت قولغا كەلتۈرۈلدى.مېخانىكىلىق بېسىم ياكى زەربىگە ئۇچرىغاندا ، سۇيۇقلۇق يېپىشقاقلىقنىڭ ئېشىشى بىلەن قىرقىش قېلىنلىقىنى كۆرسىتىدۇ ، شۇڭلاشقا تەسىر ئېنېرگىيىسىنى تارقىتىپ ، ئېزىشقا چىدامچانلىقىنى كۆرسىتىدۇ.3A رەسىم)
3-رەسىم 1-باسقۇچتىكى مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش ئىستراتېگىيىسى.
(1) قويۇق قويۇق ئېلېكترولىت.ئۈستى: نورمال ئېلېكترولىتقا نىسبەتەن ، مېخانىكىلىق تەسىر باتارېيەنىڭ ئىچكى قىسقىرىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىپ ، ئوت ئاپىتى ۋە پارتىلاشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.تۆۋەندە: رومان ئەقلىي ئىقتىدارلىق ئېلېكترولىت بېسىم ياكى زەربىدە قىرقىش قېلىنلىقى ئېففېكتى بىلەن ئېزىشقا ناھايىتى كەڭ قورساقلىقنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ ، بۇ باتارېيەنىڭ مېخانىك بىخەتەرلىكىنى كۆرۈنەرلىك ياخشىلايدۇ.(2) لىتىي داندرىتنى بالدۇر بايقاش ئۈچۈن ئىقتىدارلىق ئايرىغۇچ.ئەنئەنىۋى لىتىيلىق باتارېيەدە دېندرىتنىڭ شەكىللىنىشى ، بۇ يەردە لىتىي دېندرىت ئارقىلىق ئايرىش ماشىنىسىنىڭ تولۇق سىڭىپ كىرىشى ئىچكى قىسقا توك يولى سەۋەبىدىن باتارېيە مەغلۇپ بولغاندا ئاندىن بايقىلىدۇ.سېلىشتۇرۇپ كۆرىدىغان بولساق ، لىتىيلىق باتارېيە قوش يۆنىلىشلىك ئايرىغۇچ (ئىككى ئادەتتىكى ئايرىغۇچنىڭ ئارىسىغا قىستۇرۇلغان ئۆتكۈزگۈچ قەۋىتىدىن تەركىب تاپقان) ، بۇ يەردە ئۆسۈپ كەتكەن لىتىي دېندرىت ئايرىغۇچقا سىڭىپ كىرىپ ، ئۆتكۈزگۈچ مىس قەۋىتى بىلەن ئالاقىلىشىدۇ ، نەتىجىدە تۆۋەنلەيدۇ.VCu - Li ، ئىچكى قىسقا توك يولى سەۋەبىدىن مەغلۇبىيەتنىڭ ئالدىنى ئالىدىغان ئاگاھلاندۇرۇش رولىنى ئوينايدۇ.قانداقلا بولمىسۇن ، تولۇق باتارېيە نۆل بولمىغان يوشۇرۇن ھالەتتە بىخەتەر مەشغۇلات قىلىدۇ.(A) ۋە (B) Springer تەبىئىتىنىڭ رۇخسىتى بىلەن ماسلاشتۇرۇلغان ياكى كۆپەيتىلگەن.(3) ئۈچ بۇرجەكلىك ئايرىش ماشىنىسى خەتەرلىك لى داندىرىنى ئىستېمال قىلىپ ، باتارېيەنىڭ ئۆمرىنى ئۇزارتىدۇ.سول تەرەپتە: لىتىي ئانود ئاسانلا ھەزىم قىلىش خاراكتېرلىك دانىخورەك ھاسىل قىلىدۇ ، ئۇ ئاستا-ئاستا چوڭىيىپ ، ئىنېرت پولىمېر ئايرىش ماشىنىسىغا سىڭىپ كىرىدۇ.داندرىت ئاخىرى كاتود بىلەن ئانودنى تۇتاشتۇرغاندا ، باتارېيەنىڭ توك يولى قىسقا بولۇپ ، مەغلۇپ بولىدۇ.ئوڭدا: بىر قەۋەت سىلىتسىيلىق نانو ئېلېمېنتى ئىككى قەۋەت سودا پولىمېر ئايرىش ماشىنىسى تەرىپىدىن ساندىۋېلىندى.شۇڭلاشقا ، لىتىي داندرىتلىرى ئۆسۈپ ، ئايرىش ماشىنىسىغا سىڭىپ كىرگەندە ، ئۇلار ساندۋىچ قەۋىتىدىكى سىلىتسىيلىق نانو ئېلېمېنتى بىلەن ئالاقىلىشىپ ، ئېلېكتر خىمىيىلىك ئىستېمال قىلىنىدۇ.(4) سىلىتسىيلىق نانو بۆلەكچىسى ساندۋىچ ئايرىغۇچنىڭ سىكاننېرلاش ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (SEM) سۈرىتى.(E) تىپىك توك بېسىمى بىلەن لى / لى باتارېيەسىنىڭ ئادەتتىكى ئايرىش ماشىنىسى (قىزىل ئەگرى سىزىق) ۋە سىلىتسىيلىق نانو بۆلەكچىسى ساندۋىچلانغان ئۈچبۇلۇڭ ئايرىغۇچ (قارا ئەگرى سىزىق) بىلەن ئوخشاش شارائىتتا سىناق قىلىنغان.(C), (D), and (E) John Wiley and Sons نىڭ رۇخسىتى بىلەن كۆپەيتىلگەن.(F) قىزىل رەڭلىك خۇرۇچ خۇرۇچلىرىنىڭ مېخانىزىمىنىڭ سىخېمالىق تەسۋىرى.ھەددىدىن زىيادە توك قاچىلانغان كاتود يۈزىدە ، قىزىل نۇر خۇرۇچى ئوكسىدلىنىپ ئوكسىدلىنىدۇ ، كېيىن ئېلېكترولىت ئارقىلىق تارقىلىش ئارقىلىق ئانود يۈزىدىكى ئەسلى ھالىتىگە قايتىدۇ.ئوكسىدلىنىش-تارقىلىش-ئازايتىش-تارقىلىشنىڭ ئېلېكترو خىمىيىلىك دەۋرىنى مۇددەتسىز ساقلاپ قالغىلى بولىدۇ ، شۇڭلاشقا كاتود يوشۇرۇن كۈچىنى خەتەرلىك ئارتۇقچە توك قاچىلاشتىن قۇلۇپلايدۇ.(G) قىزىل رەڭلىك خۇرۇچ خۇرۇچلىرىنىڭ تىپىك خىمىيىلىك قۇرۇلمىسى.(H) ئېلىكتىرونلۇق خىمىيىلىك ماددىلارنىڭ يۇقىرى يوشۇرۇن كۈچىگە يېتىدىغان تاقاشتىن ئارتۇق توك تولۇقلاش مېخانىزىمى.(1) تاقاش ئارتۇقچە خۇرۇچلارنىڭ تىپىك خىمىيىلىك قۇرۇلمىسى.خۇرۇچلارنىڭ خىزمەت يوشۇرۇن كۈچى (G) ، (H) ۋە (I) دىكى ھەر بىر مولېكۇلا قۇرۇلمىسى ئاستىدا كۆرسىتىلدى.
ئايرىغۇچلار كاتود ۋە ئانودنى ئېلېكترونلۇق ھالدا ئىزولياتورلۇق قىلىپ ، باتارېيەنىڭ سالامەتلىك ئەھۋالىنى نازارەت قىلىشتا موھىم رول ئوينايدۇ ، ئالدىنقى باسقۇچنىڭ ناچارلىشىشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ.رەسىم 3B) يېڭى توك بېسىمىنى سېزىش ئىقتىدارى بىلەن تەمىنلەيدۇ.داندرىت ئۆسۈپ ئوتتۇرا قەۋەتكە يەتكەندە ، ئۇ مېتال قەۋەت بىلەن ئانودنى تۇتاشتۇرىدۇ ، ئۇلارنىڭ ئارىسىدىكى تۇيۇقسىز توك بېسىمىنىڭ تۆۋەنلىشىنى دەرھال بايقىغىلى بولىدۇ.
بايقاشتىن باشقا ، ئۈچ بۇرجەكلىك ئايرىش ماشىنىسى خەتەرلىك لى داندىرىنى ئىستېمال قىلىپ ، ئايرىغۇچقا كىرگەندىن كېيىن ئۆسۈشىنى ئاستىلىتىدۇ.بىر قەۋەت سىلىتسىيلىق نانو ئېلېمېنتى ، ئىككى قەۋەت سودا پولىئولفىن ئايرىغۇچ تەرىپىدىن ساندۋىچلانغان (3-رەسىم، C ۋە D) ، ھەر قانداق سىڭىپ كىرىدىغان خەتەرلىك لى داندرىتنى ئىستېمال قىلالايدۇ ، شۇڭا باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىكىنى ئۈنۈملۈك ئۆستۈرىدۇ.ئادەتتىكى باتارېيەگە سېلىشتۇرغاندا قوغدىلىدىغان باتارېيەنىڭ ئۆمرى تەخمىنەن بەش ھەسسە ئۇزارتىلدى.رەسىم 3E).
ئارتۇق توك قاچىلاش.ئارتۇق توك قاچىلاش باتارېيەنى لايىھىلەنگەن توك بېسىمىدىن ھالقىپ توك قاچىلاش دەپ ئېنىقلىما بېرىلگەن.ھەددىدىن زىيادە توك قاچىلاش نۆۋەتتىكى ئالاھىدە زىچلىق ، تاجاۋۇزچىلىق زەرەتلەش ئارخىپى قاتارلىقلار كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن ، بۇ بىر قاتار مەسىلىلەرنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، (i) لى مېتالنىڭ ئانودقا قويۇلۇشى ، بۇ باتارېيەنىڭ ئېلېكتر خىمىيىلىك ئىقتىدارى ۋە بىخەتەرلىكىگە ئېغىر تەسىر كۆرسىتىدۇ.(2) كاتود ماتېرىيالىنىڭ پارچىلىنىشى ، ئوكسىگېن قويۇپ بېرىشى ؛(3) ئورگانىك ئېلېكترولىتنىڭ پارچىلىنىشى ، ئىسسىقلىق ئېقىمىغا مەسئۇل ئىسسىقلىق ۋە گاز مەھسۇلاتلىرى (H2 ، ھىدرو كاربون ، CO قاتارلىقلار).پارچىلىنىش جەريانىدا ئېلېكتىرو خىمىيىلىك رېئاكسىيە مۇرەككەپ بولۇپ ، بەزىلىرى تۆۋەندە كۆرسىتىلگەن.
يۇلتۇز بەلگىسى (*) ھىدروگېن گازىنىڭ پروتىكتىن پەيدا بولىدىغانلىقىنى ، كاتودتا كاربوناتلارنىڭ ئوكسىدلىنىشى جەريانىدا ھاسىل بولغان گۇرۇپپىلارنىڭ ئانودقا تارقىلىپ ، H2 ھاسىل قىلىدىغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ.
فۇنكىسىيەسىنىڭ ئوخشىماسلىقىغا ئاساسەن ، ئارتۇقچە توك قاچىلاش خۇرۇچى قىزىل نۇرلۇق خۇرۇچ ۋە تاقاش خۇرۇچى دەپ ئايرىلىدۇ.ئالدىنقىسى ھۈجەيرىلەرنى ئارتۇقچە توك قاچىلاشتىن قوغدايدۇ ، كېيىنكىسى بولسا ھۈجەيرە مەشغۇلاتىنى مەڭگۈلۈك توختىتىدۇ.
Redox توشۇش خۇرۇچى ئارتۇقچە توك قاچىلىغاندا باتارېيەگە ئوكۇل قىلىنغان ئارتۇقچە توكنى ئېلېكتىرو خىمىيىلىك ئۇسۇلدا توسۇش ئارقىلىق ئىشلەيدۇ.كۆرسىتىلگەندەكرەسىم 3F، بۇ مېخانىزم ئوكسىدلىنىش يوشۇرۇن كۈچى ئېلېكترولىت ئانود پارچىلىنىشتىن سەل تۆۋەن بولغان قىزىل نۇر خۇرۇچىنى ئاساس قىلىدۇ.ھەددىدىن زىيادە توك قاچىلانغان كاتود يۈزىدە ، قىزىل ئوكسىد خۇرۇچى [O] شەكلىگە ئوكسىدلىنىپ ، ئېلېكترولىت ئارقىلىق تارقالغاندىن كېيىن ئانود يۈزىدىكى ئەسلى ھالىتىگە قايتىدۇ.ئۇنىڭدىن كېيىن ، كېمەيتىلگەن خۇرۇچ قايتىدىن كاتودقا تارقىلىدۇ ، «ئوكسىدلىنىش-تارقىلىش-ئازايتىش-تارقىلىش» نىڭ ئېلېكتر خىمىيىلىك دەۋرىنى مۇددەتسىز ساقلاپ قالغىلى بولىدۇ ، شۇڭا كاتود يوشۇرۇن كۈچىنى تېخىمۇ خەتەرلىك توك قاچىلاشتىن قۇلۇپلايدۇ.تەتقىقاتلار شۇنى ئىسپاتلىدىكى ، خۇرۇچلارنىڭ قىزىل نۇر يوشۇرۇن كۈچى كاتودنىڭ يوشۇرۇن كۈچىدىن 0.3 دىن 0.4 V ئەتراپىدا بولۇشى كېرەك.
ياخشى ماسلاشتۇرۇلغان خىمىيىلىك قۇرۇلمىلار ۋە قىزىل نۇرنىڭ يوشۇرۇن كۈچى بار بىر يۈرۈش خۇرۇچلار تەرەققىي قىلدۇرۇلدى ، بۇلار ئورگانىك مېتاللوسېن ، فېنوتىئازىن ، ترىفېنىلامىن ، دىمېتوكىسبېنزېن ۋە ئۇلارنىڭ تۇغۇندى ماددىلىرى ۋە 2- (pentafluorophenyl) -تېتىرافلۇئورو -3،3،2-بېنزودىئاكسورول.رەسىم 3G).مولېكۇلا قۇرۇلمىسىنى ماسلاشتۇرۇش ئارقىلىق ، خۇرۇچ ئوكسىدلىنىش يوشۇرۇن كۈچىنى 4 V دىن يۇقىرىغا تەڭشىگىلى بولىدۇ ، بۇ تېز تەرەققىي قىلىۋاتقان يۇقىرى بېسىملىق كاتود ماتېرىياللىرى ۋە ئېلېكترولىتلارغا ماس كېلىدۇ.ئاساسىي لايىھىلەش پرىنسىپى ئېلېكترونلۇق چېكىنىشنىڭ ئورنىنى ئېلىش ئارقىلىق خۇرۇچنىڭ ئەڭ كۆپ ئىگىلىۋېلىنغان مولېكۇلا ئوربىتىسىنى تۆۋەنلىتىشنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ ، ئوكسىدلىنىش يوشۇرۇن كۈچىنىڭ ئېشىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.ئورگانىك خۇرۇچلاردىن باشقا ، بىر قىسىم ئانئورگانىك تۇزلار ئېلېكترولىت تۇزى رولىنى ئويناپلا قالماي ، يەنە قىزىل نۇر توشۇش رولىنى ئوينايدۇ.xH12−x)] ، يەنە ئۈنۈملۈك قىزىل نۇرلۇق خۇرۇچ خۇرۇچى ئىكەنلىكى بايقالدى.
تاقاشتىن ئارتۇق توك قاچىلاش خۇرۇچلىرى ئەسلىگە كەلتۈرگىلى بولمايدىغان ئارتۇقچە توك قاچىلاش خۇرۇچى تۈرى.ئۇلار يۇقىرى يوشۇرۇن كۈچتىكى گاز قويۇپ بېرىش ئارقىلىق ئىشلەيدۇ ، بۇ ئۆز نۆۋىتىدە نۆۋەتتىكى ئۈزۈش ئۈسكۈنىسىنى قوزغىتىدۇ ياكى يۇقىرى يوشۇرۇن كۈچنى مەڭگۈلۈك ئېلېكتىرو خىمىيىلىك پولىمېرلاش ئارقىلىق باتارېيە مەشغۇلاتىنى ئاخىرلاشتۇرىدۇ.رەسىم 3H).ئالدىنقىسىنىڭ مىسالى xylene ، cyclohexylbenzene ۋە biphenyl قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ ، كېيىنكىسىنىڭ مىسالى بولسا بىفېنىل ۋە باشقا ئالماشتۇرۇلغان خۇشپۇراق بىرىكمىلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ (3-رەسىم).تاقاش خۇرۇچلىرىنىڭ پاسسىپ تەسىرى يەنىلا بۇ بىرىكمىلەرنىڭ ئەسلىگە كەلتۈرگىلى بولمايدىغان ئوكسىدلىنىشى سەۋەبىدىن LIBs نىڭ ئۇزۇن مۇددەتلىك مەشغۇلاتى ۋە ساقلاش ئىقتىدارى.
2-باسقۇچتىكى مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش (ئىسسىقلىق توپلاش ۋە گاز قويۇپ بېرىش جەريانى)
ئىشەنچلىك كاتود ماتېرىياللىرى.لىتىي ئۆتكۈنچى مېتال ئوكسىد ، مەسىلەن قاتلاملىق ئوكسىد LiCoO2, LiNiO2 ۋە LiMnO2;پالەك تىپىدىكى ئوكسىد LiM2O4;كۆپ قۇتۇپلۇق LiFePO4 بولسا مودا بولغان كاتود ماتېرىياللىرى ، ئەمما يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا بىخەتەرلىك مەسىلىسى بار.بۇنىڭ ئىچىدە ، زەيتۇن قۇرۇلمىلىق LiFePO4 بىر قەدەر بىخەتەر ، مۇقىملىقى ° C 400 قا يېتىدۇ ، LiCoO2 بولسا ° C 250 قا چىرىشكە باشلايدۇ.LiFePO4 نىڭ بىخەتەرلىكىنىڭ ياخشىلىنىشىدىكى سەۋەب شۇكى ، ئوكسىگېن ئىئونىنىڭ ھەممىسى P5 + بىلەن كۈچلۈك كوۋېنتلىق رىشتە ھاسىل قىلىپ ، PO43− ئۈچ قۇتۇپلۇق پولىئوننى شەكىللەندۈرىدۇ ، بۇ ئۈچ ئۆلچەملىك رامكىنى مۇقىملاشتۇرىدۇ ۋە باشقا كاتود ماتېرىياللىرىغا سېلىشتۇرغاندا مۇقىملىقنى تەمىنلەيدۇ. بەزى باتارېيەدە ئوت ئاپىتى يۈز بەرگەنلىكى خەۋەر قىلىنغان.ئاساسلىق بىخەتەرلىك ئەندىشىسى بۇ كاتود ماتېرىياللىرىنىڭ يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا پارچىلىنىشى ۋە بىرلا ۋاقىتتا ئوكسىگېن قويۇپ بېرىلىشىدىن كېلىپ چىققان بولۇپ ، بۇلار بىرلىكتە كۆيۈش ۋە پارتىلاشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىپ ، باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىكىگە ئېغىر زىيان سالىدۇ.مەسىلەن ، قاتلاملىق ئوكسىد LiNiO2 نىڭ خرۇستال قۇرۇلمىسى Ni2 + نىڭ بولغانلىقى ئۈچۈن تۇراقسىز ، ئۇنىڭ ئىئون چوڭلۇقى لى + بىلەن ئوخشاش.ئايرىۋېتىلگەن لىxNiO2 (x<1) تېخىمۇ تۇراقلىق ئايلىنىش تىپىدىكى LiNi2O4 (ئايلانما) ۋە روكالت تىپىدىكى NiO غا ئايلىنىشقا مايىل بولۇپ ، ئوكسىگېن 200 سېلسىيە گرادۇس ئەتراپىدا سۇيۇق ئېلېكترولىتقا قويۇپ بېرىلىپ ، ئېلېكترولىتنىڭ كۆيۈشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.
ئاتوم دوپپىسى ۋە يەر يۈزىدىن مۇداپىئەلىنىش پەردىسى ئارقىلىق بۇ كاتود ماتېرىياللىرىنىڭ ئىسسىقلىق مۇقىملىقىنى ئاشۇرۇش ئۈچۈن خېلى كۆپ كۈچ چىقىرىلدى.
ئاتوم دوپپىسى قاتلانغان ئوكسىد ماتېرىياللىرىنىڭ ئىسسىقلىق مۇقىملىقىنى كۆرۈنەرلىك يۇقىرى كۆتۈرەلەيدۇ.LiNiO2 ياكى Li1.05Mn1.95O4 نىڭ ئىسسىقلىق مۇقىملىقى Ni ياكى Mn نى Co ، Mn ، Mg ۋە Al قاتارلىق باشقا مېتال كاتەكچىلەرگە قىسمەن ئالماشتۇرۇش ئارقىلىق كۆرۈنەرلىك ياخشىلىنىدۇ.LiCoO2 غا نىسبەتەن ، Ni ۋە Mn قاتارلىق دوپپا ۋە قېتىشما ئېلېمېنتلارنىڭ ئوتتۇرىغا چىقىشى پارچىلىنىشنىڭ باشلىنىش تېمپېراتۇرىسىنى زور دەرىجىدە ئاشۇرالايدۇ.Tدېك ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ئېلېكترولىت بىلەن بولغان رېئاكسىيەدىن ساقلىنىدۇ.قانداقلا بولمىسۇن ، كاتود ئىسسىقلىق مۇقىملىقىنىڭ ئېشىشى ئادەتتە ئالاھىدە ئىقتىداردا قۇربانلىق بىلەن كېلىدۇ.بۇ مەسىلىنى ھەل قىلىش ئۈچۈن ، قاتلاملىق لىتىي نىكېل كوبالت مانگان ئوكسىدنى ئاساس قىلغان توك قاچىلىغىلى بولىدىغان لىتىي باتارېيەسىنىڭ قويۇقلۇقى تەدرىجىي كاتود ماتېرىيالى بارلىققا كەلدى (4A رەسىم).بۇ ماتېرىيالدا ، ھەر بىر زەررىچىنىڭ Ni مول بولغان مەركىزى توپ ۋە Mn مول بولغان سىرتقى قەۋىتى بار ، Ni قويۇقلۇقى تۆۋەنلەيدۇ ۋە يەر يۈزىگە يېقىنلاشقاندا Mn ۋە Co قويۇقلۇقى ئېشىپ كېتىدۇ (رەسىم 4B).ئالدىنقىسى يۇقىرى سىغىم بىلەن تەمىنلەيدۇ ، كېيىنكىسى ئىسسىقلىقنىڭ مۇقىملىقىنى ئۆستۈرىدۇ.بۇ رومان كاتود ماتېرىيالىنىڭ ئېلېكتر خىمىيىلىك ئىقتىدارىغا تەسىر يەتكۈزمەي باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىكىنى يۇقىرى كۆتۈرگەنلىكى كۆرسىتىلدى (4C رەسىم).
4-رەسىم 2-باسقۇچتىكى مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش ئىستراتېگىيىسى: ئىشەنچلىك كاتود.
(A) مۇسبەت ئېلېكترود زەررىچىنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى ، قويۇقلۇق دەرىجىسى تەدرىجىي سىرتقى قەۋەت بىلەن ئورالغان Ni مول يادرو.ھەر بىر زەررىچىنىڭ Ni قويۇقلۇقى تۆۋەنلەپ ، Mn ۋە Co قويۇقلۇقى ئېشىپ ، Ni مول بولغان مەركىزىي توپ لى (Ni0.8Co0.1Mn0.1) O2 ۋە Mn مول بولغان سىرتقى قەۋىتى بار. يەر يۈزىگە يېقىنلاشقاندا.ئالدىنقىسى يۇقىرى سىغىم بىلەن تەمىنلەيدۇ ، كېيىنكىسى ئىسسىقلىقنىڭ مۇقىملىقىنى ئۆستۈرىدۇ.ئوتتۇرىچە تەركىبى لى (Ni0.68Co0.18Mn0.18) O2.ئوڭ تەرەپتىكى تىپىك زەررىچىنىڭ سىكانېرلاش ئېلېكترونلۇق مىكروگرافىمۇ كۆرسىتىلىدۇ..ئۆز-ئارا باغلىنىشلىق Ni ، Mn ۋە Co نىڭ تەدرىجىي مەركەزلىشىش ئۆزگىرىشى كۆرۈنەرلىك.Ni نىڭ قويۇقلۇقى تۆۋەنلەيدۇ ، Co ۋە Mn قويۇقلۇقى يەر يۈزىگە قاراپ ئاشىدۇ.. 1) O2 ، Mn مول بولغان سىرتقى قەۋەت [Li (Ni0.46Co0.23Mn0.31) O2].بۇ ماتېرىياللار 4.3 V. (A) ، (B) ۋە (C) غا Springer تەبىئىتىنىڭ رۇخسىتى بىلەن كۆپەيتىلگەن.(D) سول تەرەپتە: توك يەتكۈزۈش ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (TEM) AlPO4 نانو بۆلەكچىسى سىرلانغان LiCoO2 نىڭ يورۇق مەيدان سۈرىتىئېنېرگىيە تارقاتقۇچى رېنتىگېن نۇر سپېكترومېتىرى قەۋىتىدىكى Al ۋە P تەركىبلىرىنى ئىسپاتلايدۇ.ئوڭدا: يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى TEM رەسىمى ، نانوسكوپ قەۋىتىدىكى AlPO4 نانو بۆلەكلىرى (دىئامېتىرى ~ 3 nm)يا ئوقلار AlPO4 قەۋىتى بىلەن LiCoO2 نىڭ كۆرۈنمە يۈزىنى كۆرسىتىدۇ.(E) سول تەرەپتە: 12-V لىق توك قاچىلاش سىنىقىدىن كېيىن يالىڭاچ LiCoO2 كاتود بولغان كاتەكچىنىڭ رەسىمى.ھۈجەيرە شۇ توك بېسىمىدا كۆيۈپ پارتىلاپ كەتتى.ئوڭدا: 12-V لىق توك قاچىلاش سىنىقىدىن كېيىن AlPO4 نانو ئېلېمېنتى قاپلانغان LiCoO2 نى ئۆز ئىچىگە ئالغان كاتەكچىنىڭ رەسىمى.(D) ۋە (E) John Wiley ۋە Sons نىڭ رۇخسىتى بىلەن كۆپەيتىلگەن.
ئىسسىقلىقنىڭ مۇقىملىقىنى ئاشۇرۇشنىڭ يەنە بىر ئىستراتېگىيىسى بولسا كاتود ماتېرىيالىنى ئىسسىقلىق بىلەن مۇقىم بولغان لى + قوغدىنىش نېپىز قەۋىتى بىلەن سىرلاش ، بۇ كاتود ماتېرىياللىرىنىڭ ئېلېكترولىت بىلەن بىۋاسىتە ئۇچرىشىشىنىڭ ئالدىنى ئالالايدۇ ، بۇنىڭ بىلەن يان تەرەپتىكى ئىنكاس ۋە ئىسسىقلىق ھاسىل بولىدۇ.بۇ سىرلار ئانئورگانىك كىنولار بولۇشى مۇمكىن (مەسىلەن ZnO ، Al2O3 ، AlPO4 ، AlF3 قاتارلىقلار) ، لى ئىئوننى لىتىيلىغاندىن كېيىن ئېلىپ بارالايدۇ (4-رەسىم، D ۋە E) ياكى ئورگانىك كىنولار ، مەسىلەن پولى (دىئالدىمېتىمېتىلاممونىي خلورىد) ، γ- بۇتىرولاكتون خۇرۇچىدىن ھاسىل بولغان قوغداش پەردىسى ۋە كۆپ تەركىبلىك خۇرۇچلار (ۋىنىلېن كاربونات ، 1,3 پروپىلېن سۇلفات ۋە دىمېتىلاكېتامىددىن تەركىب تاپقان).
مۇسبەت تېمپېراتۇرا كوئېففىتسېنتى بىلەن سىرنى تونۇشتۇرۇش كاتودنىڭ بىخەتەرلىكىنى ئاشۇرۇشقىمۇ ئۈنۈملۈك.مەسىلەن ، پولى (3-دېكلىتسىيوفېن) - سىرلانغان LiCoO2 كاتودلىرى تېمپېراتۇرا ° C 80 قا ئۆرلىگەندىن كېيىن ئېلېكتر خىمىيىلىك رېئاكسىيە ۋە يان ئىنكاسلارنى تاقىۋېتەلەيدۇ ، چۈنكى ئۆتكۈزگۈچ پولىمېر قەۋىتى تېزلىكتە قارشىلىق ھالىتىگە ئۆزگىرىدۇ.يۇقىرى شاخلانغان بىناكارلىق قۇرۇلمىسى بىلەن ئۆزلۈكىدىن ئاخىرلاشقان ئولىگومېرنىڭ سىرلىرىمۇ ئىسسىقلىق ئىنكاس قايتۇرۇش توسۇش قەۋىتى سۈپىتىدە رولىنى ئوينايدۇ ھەمدە باتارېيەنى كاتود تەرەپتىن ئېتىۋېتىدۇ.
ئىسسىقلىق بىلەن ئالماشتۇرغىلى بولىدىغان نۆۋەتتىكى يىغىپ ساقلىغۇچى.2-باسقۇچتا باتارېيەنىڭ تېمپېراتۇرىسى ئۆرلىگەندە ئېلېكتىرو خىمىيىلىك رېئاكسىيەنىڭ توختىتىلىشى تېمپېراتۇرىنىڭ تېخىمۇ ئۆرلەپ كېتىشىنىڭ ئالدىنى ئالالايدۇ.تېز ۋە كەينىگە ياندۇرغىلى بولىدىغان تېرمورسېنسىيىلىك پولىمېر ئالماشتۇرۇش (TRPS) نۆۋەتتىكى يىغىپ ساقلىغۇچىغا كىرگۈزۈلدى (5A رەسىم).TRPS نېپىز پەردە ئۆتكۈزگۈچ گرافېن بىلەن قاپلانغان تاياقچە نانو قۇرۇلمىلىق نىكېل (GrNi) زەررىچىسىدىن تەركىب تاپقان بولۇپ ، چوڭ ئىسسىقلىق كېڭەيتىش كوئېففىتسېنتى (α ~ 10−4 K - 1).ياسالغان پولىمېر بىرىكمە فىلىملەر ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا يۇقىرى ئۆتكۈزگۈچلۈك (σ) نى كۆرسىتىدۇ ، ئەمما تېمپېراتۇرا ئالماشتۇرۇش تېمپېراتۇرىسىغا يېقىنلاشقاندا (Ts) ، پولىمېرلىق ئاۋازنىڭ كېڭىيىشى نەتىجىسىدە ئۆتكۈزگۈچ زەررىچىلەرنى ئايرىپ ، ئۆتكۈزگۈچ يولىنى بۇزىدىغان پولىمېرلىق ئاۋازنىڭ كېڭىيىشى نەتىجىسىدە ئۆتكۈزگۈچلۈك دەرىجىسى 1 سېكۇنت ئىچىدە 7 دىن سەككىز گىچە چوڭلۇقتا تۆۋەنلەيدۇ.رەسىم 5B).بۇ فىلىم شۇ ھامان ئىزولياتورغا ئايلىنىپ ، باتارېيە مەشغۇلاتىنى ئاخىرلاشتۇرىدۇ (رەسىم 5C).بۇ جەرياننى ئەسلىگە كەلتۈرگىلى بولىدۇ ، كۆپ قېتىم قىزىپ كەتكەندىن كېيىنمۇ ئىقتىدارغا تەسىر يەتكۈزمەيلا ئىشلىيەلەيدۇ.
5-رەسىم 2-باسقۇچتىكى مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش ئىستراتېگىيىسى.
(A) TRPS نۆۋەتتىكى يىغىپ ساقلىغۇچىنىڭ ئىسسىقلىق ئالماشتۇرۇش مېخانىزىمىنىڭ سىخېما تەسۋىرى.بىخەتەر باتارېيەدە نېپىز TRPS قەۋىتى بىلەن سىرلانغان بىر ياكى ئىككى توك يىغىش ماشىنىسى بار.ئۇ ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا نورمال ئىشلەيدۇ.قانداقلا بولمىسۇن ، يۇقىرى تېمپېراتۇرا ياكى توك ئېقىمى كۆپ بولسا ، پولىمېر ماترىسسا كېڭىيىدۇ ، بۇنىڭ بىلەن ئۆتكۈزگۈچ زەررىچىلەر ئايرىلىدۇ ، بۇ ئۇنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى تۆۋەنلىتىدۇ ، قارشىلىق كۈچىنى زور دەرىجىدە ئاشۇرۇپ ، باتارېيەنى ئېتىۋېتىدۇ.شۇڭا باتارېيە قۇرۇلمىسىنى بۇزۇلماي قوغدىغىلى بولىدۇ.سوۋۇتقاندا ، پولىمېر كىچىكلەپ ئەسلىدىكى ئۆتكۈزگۈچ يولنى ئەسلىگە كەلتۈرىدۇ.(B) ئوخشىمىغان TRPS پىلاستىنكىلىرىنىڭ تېمپېراتۇرا ئىقتىدارى سۈپىتىدە قارشىلىق ئۆزگىرىشى ، ئوخشىمىغان GrNi قاچىلانغان PE / GrNi ۋە GrNi نىڭ% 30 (v / v) قاچىلانغان PP / GrNi نى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ.(C) بىخەتەر LiCoO2 باتارېيەسىنى 25 سېلسىيە گرادۇس بىلەن تاقاشنىڭ سىغىمچانلىقى.70 سېلسىيە گرادۇسلۇق نۆلگە يېقىن سىغىمچانلىقى پۈتۈنلەي تاقالغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ.(A) ، (B) ۋە (C) Springer تەبىئىتىنىڭ رۇخسىتى بىلەن كۆپەيتىلگەن.(4) LIBs ئۈچۈن مىكروسفېرانى ئاساس قىلغان تاقاش ئۇقۇمىنىڭ سىخېمالىق ئىپادىلىنىشى.ئېلېكترود تېرمورسېنسىيىلىك مىكرو فوسفېر بىلەن ئىقتىدارلىق بولۇپ ، ھالقىلىق ئىچكى باتارېيە تېمپېراتۇرىسىنىڭ ئۈستىدە ئىسسىقلىق ئۆتكۈنچى دەۋرىنى باشتىن كەچۈرىدۇ.ئېرىتىلگەن كاپسۇل ئېلېكترود يۈزىنى يېپىپ ، ئىئوننى ئىزولياتورلۇق توساق ھاسىل قىلىپ ، باتارېيە ھۈجەيرىسىنى ئېتىۋېتىدۇ.(E) نېپىز ۋە ئۆزلىكىدىن تۇرىدىغان ئانئورگانىك بىرىكمە پەردە% 94 ئاليۇمىن زەررىچىسى ۋە% 6 لىك ستېرېن-بۇتادىئېن كاۋچۇك (SBR) باغلىغۇچتىن تەركىب تاپقان بولۇپ ، ھەل قىلىش ئۇسۇلى ئارقىلىق تەييارلانغان.ئوڭدا: ئانئورگانىك بىرىكمە ئايرىغۇچ ۋە PE ئايرىغۇچنىڭ ئىسسىقلىق مۇقىملىقىنى كۆرسىتىدىغان سۈرەتلەر.ئايرىش ماشىنىسى 130 سېلسىيە گرادۇستا 40 مىنۇت ئۆتكۈزۈلدى.PE چېكىتلىك مەيدان بىلەن رايوندىن كۆرۈنەرلىك كىچىكلىدى.قانداقلا بولمىسۇن ، بىرىكمە ئايرىغۇچ روشەن كىچىكلەشنى كۆرسەتمىدى.Elsevier نىڭ رۇخسىتى بىلەن كۆپەيتىلگەن.(F) بىر قىسىم يۇقىرى ئېرىگەن تېمپېراتۇرا پولىمېرلىرىنىڭ مولېكۇلا قۇرۇلمىسى تۆۋەن تېمپېراتۇرا كىچىكلەپ ئايرىش ماتېرىيالى سۈپىتىدە.ئۈستى: پولىمىد (PI).ئوتتۇرىسى: سېللۇلوزا.ئاستى: پولى (بۇتىلىن) تېرېفتالات.(G) سولدا: PI نىڭ DSC سپېكترىنى PE ۋە PP ئايرىش ماشىنىسى بىلەن سېلىشتۇرۇش ؛PI ئايرىش ماشىنىسى 30 سېلسىيە گرادۇستىن 275 سېلسىيە گرادۇسقىچە بولغان ئارىلىقتا ئىسسىقلىق مۇقىملىقىنى كۆرسىتىدۇ.ئوڭدا: سودا ئايرىغۇچنىڭ نەملىكىنى ۋە سۈنئىي بىرىكتۈرۈلگەن PI ئايرىش ماشىنىسىنىڭ پروپىلېن كاربونات ئېلېكترولىت بىلەن سېلىشتۇرۇلغان رەقەملىك كامېرا سۈرىتى.ئامېرىكا خىمىيىلىك جەمئىيىتىنىڭ رۇخسىتى بىلەن كۆپەيتىلگەن.
ئىسسىقلىق توختىتىش ئايرىغۇچ.2-باسقۇچتا باتارېيەنىڭ ئىسسىقلىق ئېقىشىنىڭ ئالدىنى ئېلىشنىڭ يەنە بىر ئىستراتېگىيىسى لى ئىئوننىڭ ئايرىش يولى ئارقىلىق توك يولىنى تاقاش.ئايرىغۇچلار LIBs نىڭ بىخەتەرلىكىنىڭ مۇھىم تەركىبىي قىسمى ، چۈنكى ئۇلار ئىئون توشۇشقا يول قويغاندا يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك كاتود بىلەن ئانود ماتېرىيالىنىڭ بىۋاسىتە ئېلېكتر ئالاقىسىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ.PP ۋە PE ئەڭ كۆپ ئىشلىتىلىدىغان ماتېرىياللار ، ئەمما ئۇلارنىڭ ئىسسىقلىق مۇقىملىقى ناچار ، ئېرىتىش نۇقتىسى ئايرىم-ئايرىم ھالدا ~ 165 ° ۋە ~ 135 ° C.سودا LIB غا نىسبەتەن ، PP / PE / PP ئۈچبۇلۇڭ قۇرۇلمىسى بار ئايرىش ماشىنىسى ئاللىقاچان تاۋارلاشتۇرۇلدى ، بۇ يەردە PE قوغداش ئوتتۇرا قەۋىتى.ئاككۇمۇلياتورنىڭ ئىچكى تېمپېراتۇرىسى ھالقىلىق تېمپېراتۇرا (~ 130 سېلسىيە گرادۇس) تىن ئېشىپ كەتسە ، تەر تۆشۈكچىسى PE قەۋىتى قىسمەن ئېرىپ ، تۆشۈكچىلەر تۆشۈكچىلىرىنى تاقايدۇ ۋە سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىتتىكى ئىئونلارنىڭ يۆتكىلىشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ ، PP قەۋىتى بولسا ئىچكى قىسىمدىن ساقلىنىش ئۈچۈن مېخانىكىلىق ياردەم بىلەن تەمىنلەيدۇ. قىسقارتىش.ئۇنىڭدىن باشقا ، LIB نىڭ ئىسسىقلىق بىلەن قوزغىتىلىشىنىمۇ ئىسسىقلىق ئېنېرگىيىسى PE ياكى پارفىن موم مىكرو فوسفېرنى باتارېيە ئانودى ياكى ئايرىغۇچنىڭ قوغداش قەۋىتى قىلىپ ئىشلىتىش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولىدۇ.ئىچكى باتارېيەنىڭ تېمپېراتۇرىسى ھالقىلىق قىممەتكە يەتكەندە ، مىكرو فوسفېر ئېرىتىپ ئانود / ئايرىغۇچنى ئۆتكىلى بولمايدىغان توساق بىلەن يېپىپ ، لى-ئىئوننىڭ توشۇلۇشىنى توختىتىدۇ ۋە ھۈجەيرىنى مەڭگۈلۈك تاقايدۇ (رەسىم 5D).
ئىسسىقلىق مۇقىملىقى يۇقىرى ئايرىغۇچلار.باتارېيە ئايرىش ماشىنىسىنىڭ ئىسسىقلىق مۇقىملىقىنى يۇقىرى كۆتۈرۈش ئۈچۈن ، ئۆتكەن بىر قانچە يىلدا ئىككى خىل ئۇسۇل بارلىققا كەلدى:
(1) ساپال كۈچەيتىلگەن ئايرىش ماشىنىسى ، ياكى بىۋاسىتە سىرلاش ئارقىلىق ياكى SiO2 ۋە Al2O3 قاتارلىق ساپال قەۋەتلەرنىڭ ھازىرقى پولىئولېفىن ئايرىش يۈزىگە ياكى پولىمېرلىق ماتېرىياللارغا ساپال پاراشوك ئورنىتىش ئارقىلىق ياسالغان.رەسىم 5E) ، ناھايىتى يۇقىرى ئېرىتىش نۇقتىلىرى ۋە يۇقىرى مېخانىكىلىق كۈچلۈكلۈكنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ ، شۇنداقلا ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى بىر قەدەر يۇقىرى.بۇ ئىستراتېگىيىدە توقۇلغان بىر قىسىم بىرىكمە ئايرىش ماشىنىسى تاۋارلاشتۇرۇلدى ، مەسىلەن ئايرىش (سودا ئىسمى).
. ئايرىغۇچىلارنىڭ (رەسىم 5F).مەسىلەن ، پولىمىد ئىسسىقلىق ساقلاش مۇقىملىقى (° C 400 تىن يۇقىرى) ، خىمىيىلىك قارشىلىقنىڭ ياخشىلىقى ، جىددىيلىكنىڭ كۈچلۈكلىكى ، ئېلېكترولىتنىڭ نەملىكى ۋە يالقۇننىڭ كەمتۈكلىكى سەۋەبىدىن كەڭ كۆلەمدە ئۈمىد قىلىدىغان تاللاش دەپ قارىلىدۇ.رەسىم 5G).
سوۋۇتۇش ئىقتىدارى بار باتارېيە بولىقى.ھاۋا ياكى سۇيۇقلۇق سوۋۇتۇش ئارقىلىق قوزغىتىلغان ئۈسكۈنىنىڭ چوڭ-كىچىك ئىسسىقلىق باشقۇرۇش سىستېمىسى باتارېيەنىڭ ئىقتىدارىنى ياخشىلاش ۋە تېمپېراتۇرىنىڭ ئۆرلىشىنى ئاستىلىتىش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ.ئۇنىڭدىن باشقا ، پارفىن موم قاتارلىق فازا ئۆزگەرتىش ماتېرىياللىرى باتارېيە بوغچىسىغا بىرلەشتۈرۈلۈپ ، ئىسسىقلىق ساقلاش ماشىنىسى رولىنى ئويناپ ، ئۇلارنىڭ تېمپېراتۇرىسىنى تەڭشەيدۇ.
3-باسقۇچتىكى مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش (كۆيۈش ۋە پارتلاش)
«ئوت ئۈچبۇلۇڭ» دەپ ئاتالغان ئىسسىقلىق ، ئوكسىگېن ۋە يېقىلغۇ كۆپىنچە ئوت ئاپىتىنىڭ زۆرۈر تەركىبلىرى.1- ۋە 2-باسقۇچلاردا ھاسىل بولغان ئىسسىقلىق ۋە ئوكسىگېننىڭ يىغىلىشى بىلەن يېقىلغۇ (يەنى ئاسان يانىدىغان ئېلېكترولىت) ئۆزلۈكىدىن كۆيۈشكە باشلايدۇ.ئېلېكتىرولىت ئېرىتمىسىنىڭ ئاسان ئوت ئالىدىغانلىقىنى ئازايتىش باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىكى ۋە LIBs نىڭ تېخىمۇ كەڭ كۆلەمدە قوللىنىلىشىدا ئىنتايىن مۇھىم.
يالقۇننى ساقلايدىغان خۇرۇچلار.غايەت زور تەتقىقات تىرىشچانلىقى يالقۇندىن ساقلىنىدىغان خۇرۇچلارنى تەرەققىي قىلدۇرۇشقا بېغىشلانغان بولۇپ ، سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىتنىڭ ئاسان ئوت ئالىدىغانلىقىنى تۆۋەنلىتىدۇ.سۇيۇق ئېلېكترولىتتا ئىشلىتىلىدىغان يالقۇننى يوقىتىدىغان خۇرۇچلارنىڭ كۆپىنچىسى ئورگانىك فوسفور بىرىكمىسى ياكى ئورگانىك گالوگېنلانغان بىرىكمىلەرنى ئاساس قىلىدۇ.گالوگېن مۇھىت ۋە ئىنسانلارنىڭ سالامەتلىكىگە زىيانلىق بولغاچقا ، ئورگانىك فوسفور بىرىكمىلىرى ئوت يالقۇنى يوقىتىش ئىقتىدارى ۋە مۇھىتنىڭ دوستانە بولۇشى سەۋەبىدىن ئوت ئۆچۈرگۈچى خۇرۇچ سۈپىتىدە تېخىمۇ ئۈمىدۋار كاندىدات بولىدۇ.تىپىك ئورگانىك فوسفور بىرىكمىلىرى ترىمېتىل فوسفات ، ترىفېنىل فوسفات ، بىس (2-مېتوكسىئوتىك) مېتىللىفىل فوسفات ، ترىس (2،2،2 ترىفلۇئوروئېتىل) فوسفات ، (ئېتوكىس) پېنتافلوئوروسسىكلوتروفوسفېن ، ئېتىلېن فوسفات قاتارلىقلار.6A رەسىم).بۇ فوسفور تەركىبىدىكى بىرىكمىلەرنىڭ يالقۇننى توسۇش مېخانىزمى ئادەتتە خىمىيىلىك رادىكال تازىلاش جەريانى دەپ قارىلىدۇ.كۆيگەندە ، فوسفور تەركىبىدىكى مولېكۇلالار فوسفورنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئەركىن رادىكال تۈرلەرگە پارچىلىنىدۇ ، ئاندىن ئۇ ئۈزلۈكسىز كۆيۈشكە مەسئۇل بولغان زەنجىرسىمان ئىنكاسنىڭ تارقىلىشىدا پەيدا بولغان رادىكاللارنى (مەسىلەن ، H ۋە OH رادىكاللىرىنى) ئاخىرلاشتۇرالايدۇ.6-رەسىم, B and C).بەختكە قارشى ، بۇ فوسفور تەركىبىدىكى يالقۇن ساقلىغۇچى ماددىلارنىڭ قوشۇلۇشى بىلەن ئاسان ئوت ئالىدىغانلىقى ئېلېكتر خىمىيىلىك ئىقتىدارنىڭ بەدىلىگە كېلىدۇ.بۇ سودىنى ياخشىلاش ئۈچۈن ، باشقا تەتقىقاتچىلار ئۇلارنىڭ مولېكۇلا قۇرۇلمىسىغا بىر قىسىم ئۆزگەرتىشلەرنى ئېلىپ باردى: (1) ئالكىل فوسفاتنىڭ قىسمەن فتورلىنىشى ئۇلارنىڭ قايتا ھاسىل بولۇش مۇقىملىقىنى ۋە يالقۇننى ساقلاش ئۈنۈمىنى يۇقىرى كۆتۈرەلەيدۇ.ii ئىنكاسلار.(4) ئورگانىك فوسفور خۇرۇچلىرىنى دەۋرىي فوسفازېنغا ئالماشتۇرۇش ، بولۇپمۇ فتورلۇق سىكلوفوسفازېننىڭ ئورنىنى ئېلىپ ، ئېلېكتر خىمىيىلىك ماسلىشىشچانلىقىنى ئاشۇردى.
6-رەسىم 3-باسقۇچتىكى مەسىلىلەرنى ھەل قىلىش ئىستراتېگىيىسى.
(1) يالقۇننى ساقلايدىغان خۇرۇچلارنىڭ تىپىك مولېكۇلا قۇرۇلمىسى.(2) بۇ فوسفور تەركىبىدىكى بىرىكمىلەرنىڭ يالقۇننى توسۇش مېخانىزمى ئادەتتە خىمىيىلىك رادىكال تازىلاش جەريانى دەپ قارىلىدۇ ، بۇ گاز باسقۇچىدىكى كۆيۈش رېئاكسىيەسىگە مەسئۇل بولغان رادىكال زەنجىرسىمان ئىنكاسلارنى ئاخىرلاشتۇرالايدۇ.TPP ، ترىفېننىل فوسفات.(C) تىپىك كاربونات ئېلېكترولىتنىڭ ئۆزلۈكىدىن ئۆچۈرۈش ۋاقتى (SET) تىرىفېنىل فوسفاتنىڭ قوشۇلۇشى بىلەن كۆرۈنەرلىك تۆۋەنلەيدۇ.(4) LIBs ئۈچۈن ئىسسىقلىق قوزغىتىلغان يالقۇننى ساقلاش خۇسۇسىيىتى بار «ئەقىللىق» ئېلېكتروسپون ئايرىغۇچنىڭ سىخېمىسى.ئەركىن تۇراقلىق ئايرىغۇچ يادرولۇق قاپنىڭ قۇرۇلمىسىغا ئىگە مىكرو تالادىن تەركىب تاپقان ، بۇ يەردە يالقۇننى يوقىتىش يادروسى ، پولىمېر بولسا قېپى.ئىسسىقلىق قوزغالغاندىن كېيىن ، پولىمېر قېپى ئېرىپ ، ئاندىن يېپىق ھالەتتىكى ئوت يالقۇنى ئېلېكترولىتقا قويۇپ بېرىلىدۇ ، بۇنىڭ بىلەن ئېلېكترولىتنىڭ كۆيۈشى ۋە كۆيۈشىنى ئۈنۈملۈك باسىدۇ.(E) TPP @ PVDF-HFP مىكرو تالانىڭ SEM تەسۋىرى ئۇلارنىڭ يادرولۇق قېپى قۇرۇلمىسىنى ئېنىق كۆرسىتىپ بېرىدۇ.تارازىسى بار ، 5 مىللىمېتىر.(F) ئۆي تېمپېراتۇرىسى ئىئونلۇق سۇيۇقلۇقنىڭ تىپىك مولېكۇلا قۇرۇلمىسى LIBs ئۈچۈن ئاسان يانىدىغان ئېلېكترولىت سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ.(G) PFPE نىڭ مولېكۇلا قۇرۇلمىسى ، ئاسان ئوت ئالمايدىغان PEO ئوخشىتىش.پولىمېر زەنجىرىنىڭ تېرمىنالىدا ئىككى خىل مېتىل كاربونات گۇرۇپپىسى ئۆزگەرتىلىپ ، مولېكۇلانىڭ ھازىرقى باتارېيە سىستېمىسى بىلەن ماسلىشىشىغا كاپالەتلىك قىلىنىدۇ.
كۆرسىتىپ ئۆتۈشكە تېگىشلىكى شۇكى ، يۇقىرىدىكى مولېكۇلا لايىھەلىرى ئارقىلىق بۇ مۇرەسسە ياخشىلانغان بولسىمۇ ، ئەمما ئېلېكترولىتنىڭ ئاسان ئوت ئالىدىغانلىقى ۋە تىزىملىكتىكى خۇرۇچلارنىڭ ھۈجەيرىسىنىڭ ئىقتىدارى ئوتتۇرىسىدا سودا بار.بۇ مەسىلىنى ھەل قىلىش ئۈچۈن ئوتتۇرىغا قويۇلغان يەنە بىر ئىستراتېگىيىدە مىكرو تىپتىكى تالالارنىڭ قوغدىنىش پولىمېر قېپىنىڭ ئىچىگە يالقۇن قالدۇرغۇچىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ ، بۇلار تېخىمۇ تىزىپ توقۇلمىغان ئايرىش ھاسىل قىلىدۇ.رەسىم 6D).LIBs ئۈچۈن ئىسسىقلىق قوزغىتىلغان يالقۇننى ساقلاش خۇسۇسىيىتى بار رومان ئېلېكتروسپون توقۇلمىغان مىكرو تالا ئايرىش ماشىنىسى ياسالغان.قوغدىنىش پولىمېر قېپى ئىچىدىكى يالقۇننى ساقلاپ قېلىشنىڭ ئوراپ كېتىشى ئوت يالقۇنىنىڭ ئېلېكتر قۇتۇبىغا بىۋاسىتە تەسىر قىلىشىنىڭ ئالدىنى ئېلىپ ، توسقۇنلۇققا ئۇچرىغۇچىلارنىڭ باتارېيەنىڭ ئېلېكتر خىمىيىلىك ئىقتىدارىغا پاسسىپ تەسىرلەرنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ.6E رەسىم).قانداقلا بولمىسۇن ، LIB باتارېيەسىنىڭ ئىسسىقلىق ئېقىمى پەيدا بولسا ، تېمپېراتۇرىنىڭ ئۆرلىشىگە ئەگىشىپ پولى (vinylidenefluoride-hexafluoro propylene) كوپولىمېر (PVDF-HFP) قېپى ئېرىپ كېتىدۇ.ئاندىن يېپىشتۇرۇلغان ترىفېننىل فوسفات يالقۇنى يوقىتىش ئېلېكتىرولىتقا قويۇپ بېرىلىپ ، ئاسان يانىدىغان ئېلېكترولىتنىڭ كۆيۈشىنى ئۈنۈملۈك باسىدۇ.
بۇ خىل قىيىنچىلىقنى ھەل قىلىش ئۈچۈن «تۇز مەركەزلەشتۈرۈلگەن ئېلېكترولىت» ئۇقۇمىمۇ بارلىققا كەلگەن.توك قاچىلىغىلى بولىدىغان باتارېيەگە ئىشلىتىلىدىغان بۇ ئوتنى ئۆچۈرەلەيدىغان ئورگانىك ئېلېكترولىت تەركىبىدە LiN (SO2F) 2 بار بولۇپ ، بىردىنبىر ئېرىتكۈچى سۈپىتىدە ترىمېتىل فوسفات (TMP) نىڭ ئاممىباب ئوت ئۆچۈرگۈچىسى بار.تۇراقلىق ئېلېكتىرو خىمىيىلىك ئىقتىدار ئۈچۈن ئانودتا كۈچلۈك تۇزدىن ھاسىل بولغان ئانئورگانىك SEI نىڭ ئۆزلۈكىدىن شەكىللىنىشى ئىنتايىن مۇھىم.بۇ رومان ئىستراتېگىيىسىنى باشقا ھەر خىل يالقۇن ساقلىغۇچىلارغا كېڭەيتىشكە بولىدۇ ھەمدە بىخەتەر LIB لار ئۈچۈن يېڭى ئوتتىن مۇداپىئەلىنىش ئېرىتمىسىنى تەرەققىي قىلدۇرۇشنىڭ يېڭى يولىنى ئېچىشى مۇمكىن.
ئاسان يانىدىغان سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىت.ئېلېكتىرولىتنىڭ بىخەتەرلىك مەسىلىسىنىڭ ئاخىرقى چارىسى ئىچكى قىسىمدا ئاسان يانىدىغان ئېلېكترولىتنى تەرەققىي قىلدۇرۇش بولىدۇ.كەڭ كۆلەمدە تەتقىق قىلىنغان ئاسان يانىدىغان ئېلېكترولىتلارنىڭ بىر قىسمى ئىئون سۇيۇقلۇقى ، بولۇپمۇ ئۆي تېمپېراتۇرىسى ئىئون سۇيۇقلۇقى بولۇپ ، بۇلار تۇراقسىز (200 سېلسىيە گرادۇستىن تۆۋەن بايقالمايدىغان ھور بېسىمى يوق) ۋە ئاسان يانىدىغان ۋە كەڭ تېمپېراتۇرا كۆزنىكى بار (رەسىم 6F).قانداقلا بولمىسۇن ، ئۇلارنىڭ داۋاملىق يېپىشقاقلىقى ، لى يۆتكىلىشچانلىقى تۆۋەن ، كاتولىك ياكى قايتا ھاسىل قىلىش تۇراقسىزلىقى ۋە ئىئون سۇيۇقلۇقىنىڭ يۇقىرى تەننەرخىدىن كېلىپ چىققان تۆۋەن ئۆسۈملۈك ئىقتىدارى مەسىلىسىنى داۋاملىق تەتقىق قىلىش تەلەپ قىلىنىدۇ.
تۆۋەن مولېكۇلا ئېغىرلىقتىكى گىدروفلوئورېتېرلار چاقماق لامپىنىڭ يۇقىرى ياكى يوقلىقى ، ئاسان ئوت ئالمايدىغانلىقى ، يەر يۈزىنىڭ جىددىيلىكى ، يېپىشقاقلىقى تۆۋەن ، مۇزلاشنىڭ تۆۋەن تېمپېراتۇرىسى قاتارلىق ئاسان ئوت ئالىدىغان سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىتلارنىڭ يەنە بىر تۈرى.ئۇلارنىڭ خىمىيىلىك خۇسۇسىيىتىنى باتارېيە ئېلېكترولىتنىڭ ئۆلچىمىگە ماسلاشتۇرۇش ئۈچۈن مۇۋاپىق مولېكۇلا لايىھىلەش كېرەك.يېقىندا خەۋەر قىلىنغان بىر قىزىقارلىق مىسال بولسا فلوفوروپولىئېر (PFPE) بولۇپ ، كۆيدۈرۈلمىگەن پولىئېتىلېن ئوكسىد (PEO) ئوخشىتىشچانلىقى كۈچلۈك بولۇپ ، ئاسان ئوت ئالمايدۇ.رەسىم 6G).ئىككى خىل مېتىل كاربونات گۇرۇپپىسى PFPE زەنجىرى (PFPE-DMC) نىڭ تېرمىنال گۇرۇپپىسىدا ئۆزگەرتىلىپ ، مولېكۇلانىڭ ھازىرقى باتارېيە سىستېمىسى بىلەن ماسلىشىشىغا كاپالەتلىك قىلىدۇ.شۇڭا ، PFPEs نىڭ ئاسان يانىدىغان ۋە ئىسسىقلىق مۇقىملىقى LIBs نىڭ بىخەتەرلىكىنى كۆرۈنەرلىك يۇقىرى كۆتۈرەلەيدۇ ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ئۆزگىچە مولېكۇلا قۇرۇلما لايىھىسى سەۋەبىدىن ئېلېكترولىت يۆتكىلىش سانىنى ئاشۇرىدۇ.
3-باسقۇچ ئىسسىقلىق قېچىش جەريانىدىكى ئاخىرقى ، ئەمما ئىنتايىن ھالقىلىق باسقۇچ.كۆرسىتىپ ئۆتۈشكە تېگىشلىكى شۇكى ، گەرچە زامانىۋى سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىتنىڭ ئاسان يانىشىنى ئازايتىشقا زور كۈچ سەرپ قىلىنغان بولسىمۇ ، ئەمما تۇراقسىز ھالەتتىكى قاتتىق ھالەتتىكى ئېلېكترولىتنى ئىشلىتىش زور ۋەدىلەرنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.قاتتىق ئېلېكترولىت ئاساسلىقى ئىككى خىلغا بۆلىنىدۇ: ئانئورگانىك ساپال ئېلېكترولىت [سۇلفىد ، ئوكسىد ، نىترىد ، فوسفات قاتارلىقلار] ۋە قاتتىق پولىمېر ئېلېكترولىتلارقاتتىق ئېلېكترولىتنى ياخشىلاش تىرىشچانلىقى بۇ يەردە تەپسىلىي بايان قىلىنمايدۇ ، چۈنكى بۇ تېما يېقىنقى بىر نەچچە ئوبزوردا ئاللىقاچان ياخشى خۇلاسىلەنگەن.
OUTLOOK
ئىلگىرى نۇرغۇن رومان ماتېرىياللىرى باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىكىنى ياخشىلاش ئۈچۈن ياسالغان ، گەرچە بۇ مەسىلە تېخى تولۇق ھەل قىلىنمىغان.ئۇنىڭدىن باشقا ، ھەر خىل باتارېيە خىمىيىسى ئۈچۈن بىخەتەرلىك مەسىلىسىدىكى مېخانىزم ئوخشىمايدۇ.شۇڭا ، ئوخشىمىغان باتارېيەگە ماس كېلىدىغان كونكرېت ماتېرىياللارنى لايىھىلەش كېرەك.ئىشىنىمىزكى تېخىمۇ ئۈنۈملۈك ئۇسۇللار ۋە ياخشى لايىھەلەنگەن ماتېرىياللار يەنىلا بايقالماقتا.بۇ يەردە بىز كەلگۈسىدىكى باتارېيە بىخەتەرلىك تەتقىقاتىنىڭ بىر قانچە مۇمكىنچىلىكىنى كۆرسىتىپ ئۆتىمىز.
بىرىنچى ، نەق مەيدان ياكى مەشغۇلات ئۇسۇلىدا تەرەققىي قىلىپ ، LIB نىڭ ئىچكى ساغلاملىق ئەھۋالىنى بايقاش ۋە نازارەت قىلىش كېرەك.مەسىلەن ، ئىسسىق ئۆتۈپ قېلىش جەريانى LIB ئىچىدىكى ئىچكى تېمپېراتۇرا ياكى بېسىمنىڭ ئۆرلىشى بىلەن زىچ مۇناسىۋەتلىك.قانداقلا بولمىسۇن ، باتارېيە ئىچىدىكى تېمپېراتۇرانىڭ تارقىلىشى بىر قەدەر مۇرەككەپ بولۇپ ، ئېلېكترولىت ۋە ئېلېكترود ، شۇنداقلا ئايرىغۇچنىڭ قىممىتىنى ئېنىق نازارەت قىلىش ئۈچۈن ئۇسۇللار لازىم.شۇڭا ، ئوخشىمىغان زاپچاسلارنىڭ بۇ پارامېتىرلىرىنى ئۆلچەش ئىقتىدارى دىئاگنوز قويۇشتا ئىنتايىن مۇھىم ، شۇڭا باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىك خەۋىپىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ.
ئايرىغۇچنىڭ ئىسسىقلىق مۇقىملىقى باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىكى ئۈچۈن ئىنتايىن مۇھىم.يېڭى ئېرىتىلگەن پولىمېرلار يۇقىرى ئېرىتىش نۇقتىسى بىلەن ئايرىغۇچنىڭ ئىسسىقلىق پۈتۈنلۈكىنى ئاشۇرۇشتا ئۈنۈملۈك رول ئوينايدۇ.قانداقلا بولمىسۇن ، ئۇلارنىڭ مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتى يەنىلا ناچار بولۇپ ، باتارېيە قۇراشتۇرۇش جەريانىدا ئۇلارنىڭ ئىشلەشچانلىقىنى زور دەرىجىدە تۆۋەنلىتىدۇ.ئۇنىڭ ئۈستىگە ، باھامۇ ئەمەلىي قوللىنىشتا ئويلىنىشقا تېگىشلىك مۇھىم ئامىل.
قاتتىق ئېلېكترولىتنىڭ تەرەققىي قىلىشى LIBs نىڭ بىخەتەرلىك مەسىلىسىدىكى ئاخىرقى ھەل قىلىش چارىسىدەك قىلىدۇ.قاتتىق ئېلېكترولىت ئوت ئاپىتى ۋە پارتىلاش خەۋىپى بىلەن بىللە ، باتارېيەنىڭ ئىچكى قىسقىراش ئېھتىماللىقىنى زور دەرىجىدە تۆۋەنلىتىدۇ.گەرچە قاتتىق ئېلېكتىرولىتنىڭ ئىلگىرىلىشىگە زور كۈچ سەرپ قىلىنغان بولسىمۇ ، ئەمما ئۇلارنىڭ ئىقتىدارى سۇيۇق ئېلېكترولىتنىڭكىدىن خېلىلا ئارقىدا قالدى.ئانئورگانىك ۋە پولىمېر ئېلېكترولىتنىڭ بىرىكمىسى زور يوشۇرۇن كۈچنى نامايان قىلىدۇ ، ئەمما ئۇلار نازۇك لايىھىلەش ۋە تەييارلىقنى تەلەپ قىلىدۇ.بىز شۇنى تەكىتلەيمىزكى ، ئانئورگانىك پولىمېرلىق كۆرۈنمە يۈزىنى مۇۋاپىق لايىھىلەش ۋە ئۇلارنىڭ ماسلىشىشىنى لايىھىلەش لى-ئىئوننى توشۇشتا ئىنتايىن مۇھىم.
دىققەت قىلىشقا تېگىشلىكى شۇكى ، سۇيۇق ئېلېكترولىت پەقەت ئاسان يانىدىغان باتارېيە زاپچاسلىرى ئەمەس.مەسىلەن ، LIB لار يۇقىرى توك قاچىلىغاندا ، ئاسان يانىدىغان لىتىيلانغان ئانود ماتېرىياللىرى (مەسىلەن ، لىتىيلانغان گرافت) مۇ بىخەتەرلىك مەسىلىسىدۇر.قاتتىق ھالەتتىكى ماتېرىياللارنىڭ ئوت ئاپىتىنى ئۈنۈملۈك ساقلاپ قالالايدىغان ئوت ئۆچۈرگۈچىلەرنىڭ بىخەتەرلىكىنى ئاشۇرۇش تەلەپ قىلىنىدۇ.ئوت يالقۇنى گرافىك بىلەن پولىمېر باغلىغۇچ ياكى ئۆتكۈزگۈچ رامكا شەكلىدە ئارىلاشتۇرۇلۇشى مۇمكىن.
باتارېيەنىڭ بىخەتەرلىكى بىر قەدەر مۇرەككەپ ۋە مۇرەككەپ مەسىلە.باتارېيە بىخەتەرلىكىنىڭ كەلگۈسى تېخىمۇ ئىلغار بولغان خاسلاشتۇرۇش ئۇسۇللىرىدىن باشقا ، تېخىمۇ چوڭقۇر چۈشىنىش ئۈچۈن ئاساسىي مېخانىزم تەتقىقاتىدا تېخىمۇ كۆپ كۈچ سەرپ قىلىشنى تەلەپ قىلىدۇ.گەرچە بۇ ئوبزوردا ماتېرىيال سەۋىيىسىدىكى بىخەتەرلىك مۇھىم نۇقتا قىلىنغان بولسىمۇ ، ئەمما شۇنىڭغا دىققەت قىلىش كېرەككى ، LIBs نىڭ بىخەتەرلىك مەسىلىسىنى ھەل قىلىش ئۈچۈن بىر تۇتاش ئۇسۇل قوللىنىلىشى كېرەك ، بۇ يەردە ماتېرىيال ، ھۈجەيرە زاپچاسلىرى ۋە فورماتى ، باتارېيە مودۇلى ۋە ئورالمىلىرى ئوخشاش رول ئويناپ ، باتارېيەنى ئىشەنچلىك قىلىدۇ. ئۇلار بازارغا تارقىتىلدى.
پايدىلانما ۋە ئىزاھات
كەي لىيۇ ، يايۈەن لىيۇ ، دىڭچاڭلىن ، ئاللېن پېي ، يى سۈي ، لىتىي ئىئونلۇق باتارېيە بىخەتەرلىكىگە ئائىت ماتېرىياللار ، ئىلىم-پەن ، DOI: 10.1126 / sciadv.aas9820
يوللانغان ۋاقتى: Jun-05-2021
