ہوم پیج (-) / بلاگ / صنعت / لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹری کیوں ناکام ہوتی ہے؟

لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹری کیوں ناکام ہوتی ہے؟

19 اکتوبر، 2021

By hoppt

لیتھیم آئرن فاسفیٹ بیٹریوں کی ناکامی کی وجہ یا طریقہ کار کو سمجھنا بیٹری کی کارکردگی اور اس کی بڑے پیمانے پر پیداوار اور استعمال کو بہتر بنانے کے لیے بہت اہم ہے۔ یہ مضمون بیٹری کی خرابی پر نجاست کے اثرات، تشکیل کے طریقوں، ذخیرہ کرنے کے حالات، ری سائیکلنگ، زیادہ چارج، اور زیادہ خارج ہونے کے اثرات پر بحث کرتا ہے۔

1. پیداواری عمل میں ناکامی۔

پیداواری عمل میں، عملہ، سامان، خام مال، طریقے اور ماحول وہ اہم عوامل ہیں جو مصنوعات کے معیار کو متاثر کرتے ہیں۔ LiFePO4 پاور بیٹریوں کی پیداوار کے عمل میں، عملے اور سامان کا تعلق انتظام کے دائرہ کار سے ہے، اس لیے ہم بنیادی طور پر آخری تین اثرات کے عنصر پر بات کرتے ہیں۔

فعال الیکٹروڈ مواد میں موجود ناپاکی بیٹری کی خرابی کا سبب بنتی ہے۔

LiFePO4 کی ترکیب کے دوران، Fe2O3 اور Fe جیسی نجاستوں کی ایک چھوٹی سی تعداد ہوگی۔ یہ نجاست منفی الیکٹروڈ کی سطح پر کم ہو جائیں گی اور ڈایافرام کو چھید کر اندرونی شارٹ سرکٹ کا سبب بن سکتی ہیں۔ جب LiFePO4 طویل عرصے تک ہوا کے سامنے رہتا ہے تو نمی بیٹری کو خراب کر دیتی ہے۔ عمر بڑھنے کے ابتدائی مرحلے میں، مادے کی سطح پر بے ساختہ آئرن فاسفیٹ بنتا ہے۔ اس کی مقامی ساخت اور ساخت LiFePO4(OH) سے ملتی جلتی ہے۔ OH کے اندراج کے ساتھ، LiFePO4 مسلسل استعمال کیا جاتا ہے، حجم میں اضافے کے طور پر ظاہر ہوتا ہے؛ بعد میں LiFePO4(OH) بنانے کے لیے آہستہ آہستہ دوبارہ ترتیب دیا گیا۔ LiFePO3 میں Li4PO4 نجاست الیکٹرو کیمیکل طور پر غیر فعال ہے۔ گریفائٹ انوڈ کی ناپاکی کا مواد جتنا زیادہ ہوگا، ناقابل واپسی صلاحیت کا نقصان اتنا ہی زیادہ ہوگا۔

تشکیل کے طریقہ کار کی وجہ سے بیٹری کی ناکامی

فعال لتیم آئنوں کا ناقابل واپسی نقصان سب سے پہلے ٹھوس الیکٹرولائٹ انٹرفیشل جھلی کی تشکیل کے دوران استعمال ہونے والے لتیم آئنوں میں ظاہر ہوتا ہے۔ مطالعات سے پتہ چلا ہے کہ تشکیل کے درجہ حرارت میں اضافہ لتیم آئنوں کے زیادہ ناقابل واپسی نقصان کا سبب بنے گا۔ جب تشکیل کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے تو، SEI فلم میں غیر نامیاتی اجزاء کا تناسب بڑھ جائے گا۔ نامیاتی حصہ ROCO2Li سے غیر نامیاتی جزو Li2CO3 میں تبدیلی کے دوران خارج ہونے والی گیس SEI فلم میں مزید نقائص کا سبب بنے گی۔ ان نقائص سے حل ہونے والے لیتھیم آئنوں کی ایک بڑی تعداد منفی گریفائٹ الیکٹروڈ میں سرایت کر جائے گی۔

تشکیل کے دوران، کم کرنٹ چارجنگ سے بننے والی SEI فلم کی ساخت اور موٹائی یکساں لیکن وقت طلب ہے۔ ہائی کرنٹ چارجنگ زیادہ سائیڈ ری ایکشنز کا سبب بنے گی، جس کے نتیجے میں لتیم آئن کے ناقابل واپسی نقصان میں اضافہ ہوگا اور منفی الیکٹروڈ انٹرفیس کی رکاوٹ بھی بڑھ جائے گی، لیکن اس سے وقت کی بچت ہوگی۔ وقت؛ آج کل، چھوٹے کرنٹ مستقل کرنٹ-بڑے کرنٹ مستقل کرنٹ اور مستقل وولٹیج کا فارمیشن موڈ زیادہ کثرت سے استعمال ہوتا ہے تاکہ یہ دونوں کے فوائد کو مدنظر رکھ سکے۔

پیداواری ماحول میں نمی کی وجہ سے بیٹری کی خرابی۔

اصل پیداوار میں، بیٹری لامحالہ ہوا سے رابطہ کرے گی کیونکہ مثبت اور منفی مواد زیادہ تر مائکرون یا نینو سائز کے ذرات ہوتے ہیں، اور الیکٹرولائٹ میں سالوینٹ مالیکیولز میں بڑے الیکٹرونگیٹیو کاربونیل گروپس اور میٹاسٹیبل کاربن کاربن ڈبل بانڈ ہوتے ہیں۔ سبھی آسانی سے ہوا میں نمی جذب کر لیتے ہیں۔

پانی کے مالیکیول الیکٹرولائٹ میں موجود لتیم نمک (خاص طور پر LiPF6) کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں، جو الیکٹرولائٹ کو گل کر کھاتا ہے (سڑ کر PF5 بناتا ہے) اور تیزابی مادہ HF پیدا کرتا ہے۔ PF5 اور HF دونوں SEI فلم کو تباہ کر دیں گے، اور HF LiFePO4 فعال مواد کے سنکنرن کو بھی فروغ دے گا۔ پانی کے مالیکیول لتیم انٹرکیلیٹڈ گریفائٹ منفی الیکٹروڈ کو بھی ختم کر دیں گے، جس سے SEI فلم کے نچلے حصے میں لتیم ہائیڈرو آکسائیڈ بنتا ہے۔ اس کے علاوہ، الیکٹرولائٹ میں تحلیل O2 بھی عمر بڑھنے کو تیز کرے گا۔ LiFePO4 بیٹریاں.

پیداواری عمل میں، بیٹری کی کارکردگی کو متاثر کرنے والے پیداواری عمل کے علاوہ، LiFePO4 پاور بیٹری کی ناکامی کا سبب بننے والے اہم عوامل میں خام مال (بشمول پانی) میں موجود نجاست اور تشکیل کا عمل شامل ہے، اس لیے بیٹری کی پاکیزگی مواد، ماحولیاتی نمی کا کنٹرول، تشکیل کا طریقہ، وغیرہ۔ عوامل اہم ہیں۔

2. شیلفنگ میں ناکامی

پاور بیٹری کی سروس لائف کے دوران، اس کا زیادہ تر وقت شیلفنگ کی حالت میں ہوتا ہے۔ عام طور پر، ایک طویل وقت کے بعد، بیٹری کی کارکردگی کم ہو جائے گی، عام طور پر اندرونی مزاحمت میں اضافہ، وولٹیج میں کمی، اور خارج ہونے کی صلاحیت میں کمی کو ظاہر کرتا ہے۔ بہت سے عوامل بیٹری کی کارکردگی میں کمی کا سبب بنتے ہیں، جن میں درجہ حرارت، چارج کی حالت، اور وقت سب سے زیادہ واضح طور پر متاثر کرنے والے عوامل ہیں۔

قاسم وغیرہ۔ مختلف اسٹوریج حالات میں LiFePO4 پاور بیٹریوں کی عمر بڑھنے کا تجزیہ کیا۔ ان کا خیال تھا کہ عمر بڑھنے کا طریقہ کار بنیادی طور پر مثبت اور منفی الیکٹروڈ کا ضمنی ردعمل ہے۔ الیکٹرولائٹ (مثبت الیکٹروڈ کے ضمنی ردعمل کے مقابلے میں، منفی گریفائٹ الیکٹروڈ کا ضمنی ردعمل بھاری ہے، بنیادی طور پر سالوینٹ کی وجہ سے ہوتا ہے. سڑنا، SEI فلم کی ترقی) فعال لتیم آئنوں کو کھاتا ہے. ایک ہی وقت میں، بیٹری کی کل رکاوٹ بڑھ جاتی ہے، فعال لتیم آئنوں کا نقصان بیٹری کی عمر بڑھنے کا باعث بنتا ہے جب اسے چھوڑ دیا جاتا ہے۔ LiFePO4 پاور بیٹریوں کی صلاحیت میں کمی اسٹوریج کے درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ بڑھ جاتی ہے۔ اس کے برعکس، جیسے جیسے چارج کی اسٹوریج کی حالت میں اضافہ ہوتا ہے، صلاحیت کا نقصان زیادہ معمولی ہوتا ہے۔

Grolleau et al. بھی اسی نتیجے پر پہنچے: اسٹوریج کا درجہ حرارت LiFePO4 پاور بیٹریوں کی عمر بڑھنے پر زیادہ اہم اثر ڈالتا ہے، اس کے بعد اسٹوریج کی حالت چارج ہوتی ہے، اور ایک سادہ ماڈل تجویز کیا جاتا ہے۔ یہ ذخیرہ کرنے کے وقت (درجہ حرارت اور چارج کی حالت) سے متعلق عوامل کی بنیاد پر LiFePO4 پاور بیٹری کی صلاحیت کے نقصان کا اندازہ لگا سکتا ہے۔ ایک مخصوص SOC حالت میں، جیسے جیسے شیلف ٹائم بڑھتا ہے، گریفائٹ میں موجود لتیم کنارے پر پھیل جائے گا، الیکٹرولائٹ اور الیکٹران کے ساتھ ایک پیچیدہ کمپاؤنڈ بنائے گا، جس کے نتیجے میں ناقابل واپسی لتیم آئنوں کے تناسب میں اضافہ ہوگا، SEI کا گاڑھا ہونا، اور چالکتا. کمی کی وجہ سے رکاوٹ میں اضافہ (غیر نامیاتی اجزاء میں اضافہ، اور کچھ کو دوبارہ تحلیل ہونے کا موقع ملتا ہے) اور الیکٹروڈ کی سطح کی سرگرمی میں کمی مل کر بیٹری کی عمر بڑھنے کا سبب بنتی ہے۔

چارجنگ کی حالت یا خارج ہونے والی حالت سے قطع نظر، ڈیفرینشل اسکیننگ کیلوری میٹری نے LiFePO4 اور مختلف الیکٹرولائٹس (الیکٹرولائٹ LiBF4، LiAsF6، یا LiPF6 ہے) کے درمیان کمرے کے درجہ حرارت سے 85°C تک درجہ حرارت کی حد میں کوئی رد عمل نہیں پایا۔ تاہم، جب LiFePO4 LiPF6 کے الیکٹرولائٹ میں طویل عرصے تک ڈوبا رہتا ہے، تب بھی یہ مخصوص رد عمل ظاہر کرے گا۔ چونکہ انٹرفیس کی تشکیل کا رد عمل طویل ہوتا ہے، اس لیے LiFePO4 کی سطح پر اب بھی کوئی گزرنے والی فلم نہیں ہے تاکہ ایک ماہ تک ڈوبنے کے بعد الیکٹرولائٹ کے ساتھ مزید ردعمل کو روکا جا سکے۔

شیلفنگ حالت میں، ذخیرہ کرنے کی خراب صورتحال (زیادہ درجہ حرارت اور چارج کی زیادہ حالت) LiFePO4 پاور بیٹری کے خود سے خارج ہونے کی ڈگری کو بڑھا دے گی، جس سے بیٹری کی عمر زیادہ واضح ہو جائے گی۔

3. ری سائیکلنگ میں ناکامی۔

بیٹریاں عام طور پر استعمال کے دوران حرارت خارج کرتی ہیں، اس لیے درجہ حرارت کا اثر نمایاں ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، سڑک کے حالات، استعمال، اور محیطی درجہ حرارت سب کے مختلف اثرات ہوں گے۔

فعال لتیم آئنوں کا نقصان عام طور پر سائیکلنگ کے دوران LiFePO4 پاور بیٹریوں کی صلاحیت میں کمی کا سبب بنتا ہے۔ Dubarry et al. نے ظاہر کیا کہ سائیکلنگ کے دوران LiFePO4 پاور بیٹریوں کی عمر بڑھنے کی بنیادی وجہ ایک پیچیدہ نمو کے عمل کی وجہ سے ہے جو فنکشنل لتیم آئن SEI فلم استعمال کرتا ہے۔ اس عمل میں، فعال لتیم آئنوں کا نقصان براہ راست بیٹری کی صلاحیت کو برقرار رکھنے کی شرح کو کم کرتا ہے۔ SEI فلم کی مسلسل نمو، ایک طرف، بیٹری کی پولرائزیشن مزاحمت میں اضافے کا سبب بنتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، SEI فلم کی موٹائی بہت موٹی ہے، اور گریفائٹ انوڈ کی الیکٹرو کیمیکل کارکردگی. یہ سرگرمی کو جزوی طور پر غیر فعال کر دے گا۔

ہائی ٹمپریچر سائیکلنگ کے دوران، LiFePO2 میں Fe4+ ایک خاص حد تک تحلیل ہو جائے گا۔ اگرچہ Fe2+ کی تحلیل شدہ مقدار کا مثبت الیکٹروڈ کی صلاحیت پر کوئی خاص اثر نہیں پڑتا، Fe2+ کی تحلیل اور منفی گریفائٹ الیکٹروڈ پر Fe کی ترسیب SEI فلم کی نشوونما میں ایک اتپریرک کردار ادا کرے گی۔ . ٹین نے مقداری طور پر تجزیہ کیا کہ فعال لیتھیم آئن کہاں اور کہاں کھو گئے اور پتہ چلا کہ فعال لیتھیم آئنوں کا زیادہ تر نقصان منفی گریفائٹ الیکٹروڈ کی سطح پر ہوا، خاص طور پر ہائی ٹمپریچر سائیکل کے دوران، یعنی ہائی ٹمپریچر سائیکل کی صلاحیت میں کمی۔ تیز ہے، اور SEI فلم کا خلاصہ نقصان اور مرمت کے تین مختلف طریقہ کار ہیں:

  1. گریفائٹ انوڈ میں الیکٹران لیتھیم آئنوں کو کم کرنے کے لیے SEI فلم سے گزرتے ہیں۔
  2. SEI فلم کے کچھ اجزاء کی تحلیل اور تخلیق نو۔
  3. گریفائٹ انوڈ کے حجم میں تبدیلی کی وجہ سے، SEI جھلی پھٹنے کی وجہ سے ہوئی تھی۔

فعال لتیم آئنوں کے نقصان کے علاوہ، مثبت اور منفی دونوں مواد ری سائیکلنگ کے دوران خراب ہو جائیں گے۔ ری سائیکلنگ کے دوران LiFePO4 الیکٹروڈ میں دراڑیں پیدا ہونے سے الیکٹروڈ پولرائزیشن بڑھے گی اور فعال مواد اور کنڈکٹیو ایجنٹ یا موجودہ کلیکٹر کے درمیان چالکتا کم ہو جائے گا۔ ناگپورے نے بڑھاپے کے بعد LiFePO4 کی تبدیلیوں کا نیم مقداری مطالعہ کرنے کے لیے اسکیننگ ایکسٹینڈڈ ریزسٹنس مائیکروسکوپی (SSRM) کا استعمال کیا اور پتہ چلا کہ LiFePO4 نینو پارٹیکلز اور سطح کے ذخائر جو مخصوص کیمیائی رد عمل سے پیدا ہوتے ہیں ان کے ساتھ مل کر LiFePO4 کیتھوڈس کی رکاوٹ میں اضافہ ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، فعال سطح کی کمی اور گریفائٹ الیکٹروڈز کے ایکسفولیئشن کو فعال گریفائٹ مواد کے ضائع ہونے کی وجہ سے بھی بیٹری کی عمر بڑھنے کا سبب سمجھا جاتا ہے۔ گریفائٹ انوڈ کی عدم استحکام SEI فلم کی عدم استحکام کا سبب بنے گی اور فعال لتیم آئنوں کی کھپت کو فروغ دے گی۔

بیٹری کا ہائی ریٹ ڈسچارج الیکٹرک گاڑی کے لیے اہم طاقت فراہم کر سکتا ہے۔ یعنی، پاور بیٹری کی ریٹ پرفارمنس جتنی بہتر ہوگی، الیکٹرک کار کی ایکسلریشن پرفارمنس اتنی ہی بہتر ہوگی۔ Kim et al کے تحقیقی نتائج۔ نے ظاہر کیا کہ LiFePO4 مثبت الیکٹروڈ اور گریفائٹ منفی الیکٹروڈ کا عمر بڑھنے کا طریقہ کار مختلف ہے: خارج ہونے والے مادہ کی شرح میں اضافے کے ساتھ، مثبت الیکٹروڈ کی صلاحیت میں کمی منفی الیکٹروڈ سے زیادہ بڑھ جاتی ہے۔ کم شرح والی سائیکلنگ کے دوران بیٹری کی صلاحیت کا نقصان بنیادی طور پر منفی الیکٹروڈ میں فعال لتیم آئنوں کی کھپت کی وجہ سے ہوتا ہے۔ اس کے برعکس، ہائی ریٹ سائیکلنگ کے دوران بیٹری کی بجلی کا نقصان مثبت الیکٹروڈ کی رکاوٹ میں اضافے کی وجہ سے ہے۔

اگرچہ استعمال میں پاور بیٹری کے خارج ہونے کی گہرائی صلاحیت کے نقصان کو متاثر نہیں کرے گی، لیکن یہ اس کے بجلی کے نقصان کو متاثر کرے گی: خارج ہونے والی گہرائی میں اضافے کے ساتھ بجلی کے نقصان کی رفتار بڑھ جاتی ہے۔ اس کی وجہ SEI فلم کی رکاوٹ میں اضافہ اور پوری بیٹری کی رکاوٹ میں اضافہ ہے۔ اس کا براہ راست تعلق ہے۔ اگرچہ فعال لتیم آئنوں کے نقصان کے نسبت، چارجنگ وولٹیج کی اوپری حد کا بیٹری کی خرابی پر کوئی واضح اثر نہیں ہوتا، چارجنگ وولٹیج کی بہت کم یا بہت زیادہ اوپری حد LiFePO4 الیکٹروڈ کے انٹرفیس کی رکاوٹ کو بڑھا دے گی: ایک کم اوپری وولٹیج کی حد اچھی طرح سے کام نہیں کرے گی۔ گزرنے والی فلم زمین پر بنتی ہے، اور ایک بہت زیادہ اوپری وولٹیج کی حد الیکٹرولائٹ کے آکسیڈیٹیو سڑنے کا سبب بنے گی۔ یہ LiFePO4 الیکٹروڈ کی سطح پر کم چالکتا کے ساتھ ایک پروڈکٹ بنائے گا۔

درجہ حرارت کم ہونے پر LiFePO4 پاور بیٹری کی خارج ہونے کی صلاحیت تیزی سے گر جائے گی، بنیادی طور پر آئن چالکتا میں کمی اور انٹرفیس کی رکاوٹ میں اضافہ کی وجہ سے۔ لی نے LiFePO4 کیتھوڈ اور گریفائٹ اینوڈ کا الگ الگ مطالعہ کیا اور پایا کہ انوڈ اور اینوڈ کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کو محدود کرنے والے اہم کنٹرول عوامل مختلف ہیں۔ LiFePO4 کیتھوڈ کی آئنک چالکتا میں کمی غالب ہے، اور گریفائٹ انوڈ کے انٹرفیس کی رکاوٹ میں اضافہ اس کی بنیادی وجہ ہے۔

استعمال کے دوران، LiFePO4 الیکٹروڈ اور گریفائٹ اینوڈ کا انحطاط اور SEI فلم کی مسلسل نشوونما مختلف ڈگریوں تک بیٹری کی خرابی کا سبب بنے گی۔ اس کے علاوہ، سڑک کی حالت اور محیطی درجہ حرارت جیسے بے قابو عوامل کے علاوہ، بیٹری کا باقاعدہ استعمال بھی ضروری ہے، بشمول مناسب چارجنگ وولٹیج، خارج ہونے کی مناسب گہرائی وغیرہ۔

4. چارجنگ اور ڈسچارج کے دوران ناکامی۔

استعمال کے دوران بیٹری اکثر لامحالہ زیادہ چارج ہوتی ہے۔ کم اوور ڈسچارج ہے۔ زیادہ چارج یا زیادہ ڈسچارج کے دوران خارج ہونے والی حرارت بیٹری کے اندر جمع ہونے کا امکان ہے، جس سے بیٹری کے درجہ حرارت میں مزید اضافہ ہوتا ہے۔ یہ بیٹری کی سروس لائف کو متاثر کرتا ہے اور آگ لگنے یا طوفان کے پھٹنے کا امکان بڑھاتا ہے۔ یہاں تک کہ باقاعدہ چارجنگ اور ڈسچارج کے حالات میں، جیسے جیسے سائیکلوں کی تعداد بڑھتی جائے گی، بیٹری سسٹم میں واحد خلیات کی صلاحیت میں تضاد بڑھتا جائے گا۔ سب سے کم صلاحیت والی بیٹری چارجنگ اور اوور ڈسچارجنگ کے عمل سے گزرے گی۔

اگرچہ LiFePO4 مختلف چارجنگ حالات میں دیگر مثبت الیکٹروڈ مواد کے مقابلے بہترین تھرمل استحکام رکھتا ہے، لیکن زیادہ چارجنگ LiFePO4 پاور بیٹریوں کے استعمال میں غیر محفوظ خطرات کا باعث بھی بن سکتی ہے۔ زیادہ چارج شدہ حالت میں، نامیاتی الیکٹرولائٹ میں سالوینٹ آکسیڈیٹیو سڑن کا زیادہ خطرہ ہوتا ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والے نامیاتی سالوینٹس میں، ایتھیلین کاربونیٹ (EC) ترجیحی طور پر مثبت الیکٹروڈ کی سطح پر آکسیڈیٹیو سڑن سے گزرے گا۔ چونکہ منفی گریفائٹ الیکٹروڈ کی لیتھیم داخل کرنے کی صلاحیت (بمقابلہ لیتھیم پوٹینشل) اتلی ہے، اس لیے منفی گریفائٹ الیکٹروڈ میں لیتھیم کی ترسیب کا بہت زیادہ امکان ہے۔

زیادہ چارج شدہ حالات میں بیٹری کی خرابی کی ایک اہم وجہ لتیم کرسٹل کی شاخیں ڈایافرام کو چھیدنے کی وجہ سے اندرونی شارٹ سرکٹ ہے۔ لو وغیرہ۔ زیادہ چارج کی وجہ سے گریفائٹ مخالف الیکٹروڈ سطح پر لتیم چڑھانا کے ناکامی کے طریقہ کار کا تجزیہ کیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ منفی گریفائٹ الیکٹروڈ کی مجموعی ساخت تبدیل نہیں ہوئی ہے، لیکن لتیم کرسٹل شاخیں اور سطح کی فلم موجود ہیں. لتیم اور الیکٹرولائٹ کے رد عمل کی وجہ سے سطح کی فلم میں مسلسل اضافہ ہوتا ہے، جو زیادہ فعال لتیم استعمال کرتا ہے اور لیتھیم کو گریفائٹ میں پھیلانے کا سبب بنتا ہے۔ منفی الیکٹروڈ زیادہ پیچیدہ ہو جاتا ہے، جو منفی الیکٹروڈ کی سطح پر لتیم کے جمع ہونے کو مزید فروغ دے گا، جس کے نتیجے میں صلاحیت اور کولمبک کارکردگی میں مزید کمی واقع ہوگی۔

اس کے علاوہ، دھات کی نجاست (خاص طور پر Fe) کو عام طور پر بیٹری کے زیادہ چارج کی ناکامی کی ایک اہم وجہ سمجھا جاتا ہے۔ Xu et al. اوور چارج حالات میں LiFePO4 پاور بیٹریوں کی ناکامی کے طریقہ کار کا منظم طریقے سے مطالعہ کیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ اوور چارج/ڈسچارج سائیکل کے دوران Fe کا ریڈوکس نظریاتی طور پر ممکن ہے، اور رد عمل کا طریقہ کار دیا گیا ہے۔ جب زیادہ چارج ہوتا ہے، Fe کو پہلے Fe2+ میں آکسائڈائز کیا جاتا ہے، Fe2+ مزید خراب ہو کر Fe3+ ہوتا ہے، اور پھر Fe2+ اور Fe3+ کو مثبت الیکٹروڈ سے ہٹا دیا جاتا ہے۔ ایک سائیڈ منفی الیکٹروڈ کی طرف پھیل جاتی ہے، Fe3+ آخر کار Fe2+ تک کم ہو جاتا ہے، اور Fe2+ مزید کم ہو کر Fe بنتا ہے۔ جب اوور چارج/ڈسچارج سائیکل، Fe کرسٹل کی شاخیں ایک ہی وقت میں مثبت اور منفی الیکٹروڈز پر شروع ہو جائیں گی، Fe پل بنانے کے لیے الگ کرنے والے کو چھید کر، جس کے نتیجے میں مائیکرو بیٹری شارٹ سرکٹ، بیٹری کے مائیکرو شارٹ سرکٹ کے ساتھ ظاہر ہونے والا مظہر مسلسل ہے۔ زیادہ چارج کرنے کے بعد درجہ حرارت میں اضافہ

زیادہ چارج کے دوران، منفی الیکٹروڈ کی صلاحیت تیزی سے بڑھے گی۔ ممکنہ اضافہ منفی الیکٹروڈ کی سطح پر موجود SEI فلم کو تباہ کر دے گا (SEI فلم میں غیر نامیاتی مرکبات سے بھرپور حصہ آکسائڈائز ہونے کا زیادہ امکان ہے)، جو الیکٹرولائٹ کے اضافی گلنے کا سبب بنے گا، جس کے نتیجے میں صلاحیت میں کمی واقع ہوگی۔ زیادہ اہم بات یہ ہے کہ منفی موجودہ کلیکٹر Cu ورق کو آکسائڈائز کیا جائے گا۔ منفی الیکٹروڈ کی SEI فلم میں، یانگ ایٹ ال۔ Cu2O کا پتہ چلا، Cu foil کی آکسیڈیشن پروڈکٹ، جو بیٹری کی اندرونی مزاحمت کو بڑھاتا ہے اور طوفان کی صلاحیت کو نقصان پہنچاتا ہے۔

وہ وغیرہ۔ LiFePO4 پاور بیٹریوں کے اوور ڈسچارج کے عمل کا تفصیل سے مطالعہ کیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ منفی موجودہ کلیکٹر Cu فوائل کو زیادہ خارج ہونے کے دوران Cu+ میں آکسائڈائز کیا جا سکتا ہے، اور Cu+ کو مزید Cu2+ میں آکسائڈائز کیا جاتا ہے، جس کے بعد وہ مثبت الیکٹروڈ میں پھیل جاتے ہیں۔ مثبت الیکٹروڈ پر کمی کا ردعمل ہو سکتا ہے۔ اس طرح، یہ مثبت الیکٹروڈ سائیڈ پر کرسٹل شاخیں بنائے گا، جداکار کو سوراخ کرے گا اور بیٹری کے اندر مائیکرو شارٹ سرکٹ کا سبب بنے گا۔ نیز، زیادہ خارج ہونے کی وجہ سے، بیٹری کا درجہ حرارت بڑھتا رہے گا۔

LiFePO4 پاور بیٹری کا زیادہ چارج آکسیڈیٹیو الیکٹرولائٹ گلنے، لیتھیم ارتقاء، اور Fe کرسٹل شاخوں کی تشکیل کا سبب بن سکتا ہے۔ زیادہ ڈسچارج SEI کو نقصان پہنچا سکتا ہے، جس کے نتیجے میں صلاحیت میں کمی، کیو فوائل آکسیڈیشن، اور یہاں تک کہ Cu کرسٹل شاخوں کی ظاہری شکل۔

5. دوسری ناکامیاں

LiFePO4 کی موروثی کم چالکتا کی وجہ سے، خود مواد کی شکل اور سائز اور کوندکٹو ایجنٹوں اور بائنڈرز کے اثرات آسانی سے ظاہر ہوتے ہیں۔ Gaberscek et al. سائز اور کاربن کوٹنگ کے دو متضاد عوامل پر تبادلہ خیال کیا اور پایا کہ LiFePO4 کا الیکٹروڈ مائبادا صرف اوسط ذرہ سائز سے متعلق ہے۔ LiFePO4 میں اینٹی سائیٹ نقائص کا بیٹری کی کارکردگی پر خاص اثر پڑے گا: کیونکہ LiFePO4 کے اندر لتیم آئنوں کی ترسیل ایک جہتی ہے، یہ خرابی لتیم آئنوں کے رابطے میں رکاوٹ بنے گی۔ ہائی والینس سٹیٹس کے متعارف ہونے کی وجہ سے اضافی الیکٹرو سٹیٹک ریپلشن کی وجہ سے، یہ خرابی LiFePO4 کی ساخت کے عدم استحکام کا سبب بھی بن سکتی ہے۔

LiFePO4 کے بڑے ذرات چارجنگ کے اختتام پر بالکل خوش نہیں ہو سکتے۔ نینو ساختہ LiFePO4 الٹا نقائص کو کم کر سکتا ہے، لیکن اس کی اعلی سطحی توانائی خود خارج ہونے کا سبب بنے گی۔ PVDF اس وقت سب سے زیادہ استعمال ہونے والا بائنڈر ہے، جس کے نقصانات ہیں جیسے کہ اعلی درجہ حرارت پر ردعمل، غیر آبی الیکٹرولائٹ میں تحلیل، اور ناکافی لچک۔ LiFePO4 کی صلاحیت میں کمی اور سائیکل کی زندگی پر اس کا خاص اثر پڑتا ہے۔ اس کے علاوہ، موجودہ کلیکٹر، ڈایافرام، الیکٹرولائٹ کمپوزیشن، پیداواری عمل، انسانی عوامل، بیرونی کمپن، جھٹکا، وغیرہ، بیٹری کی کارکردگی کو مختلف ڈگریوں تک متاثر کرے گا۔

حوالہ: Miao Meng et al. "لتیم آئرن فاسفیٹ پاور بیٹریوں کی ناکامی پر تحقیقی پیشرفت۔"

بند_سفید
بند کریں

انکوائری یہاں لکھیں۔

6 گھنٹے کے اندر جواب دیں، کوئی سوال خوش آئند ہے!

    [کلاس^="wpforms-"]
    [کلاس^="wpforms-"]