السعة هي الخاصية الأولى للبطارية،خلايا بطارية الليثيومتعد السعة المنخفضة أيضًا مشكلة متكررة في العينات والإنتاج الضخم، وكيفية تحليل أسباب مشاكل السعة المنخفضة التي تمت مواجهتها على الفور، اليوم لنقدم لك ما هي أسباب خلايا بطارية الليثيوم منخفضة السعة؟
إن مطابقة المواد، وخاصة بين الكاثود والكهارل، له تأثير كبير على قدرة الخلية.بالنسبة للكاثود الجديد أو المنحل بالكهرباء الجديد، إذا كشفت الاختبارات المتكررة عن انخفاض قدرة هطول الليثيوم في كل مرة يتم فيها اختبار الخلية، فمن المحتمل جدًا أن المواد نفسها غير متطابقة.يمكن أن يكون عدم التطابق بسبب أن طبقة SEI التي تكونت أثناء التكوين ليست كثيفة بدرجة كافية، أو سميكة جدًا أو غير مستقرة، أو أن الكمبيوتر الشخصي الموجود في المنحل بالكهرباء يجعل طبقة الجرافيت تتقشر، أو أن تصميم الخلية غير قادر على التكيف مع الشحنات الكبيرة. معدلات التفريغ بسبب الضغط المفرط لكثافة السطح.
تعتبر الأغشية أيضًا عاملاً مؤثراً يمكن أن يسبب انخفاض القدرة.لقد وجدنا أن أغشية جرح اليد تنتج تجاعيد في الاتجاه الطولي في منتصف كل طبقة، حيث لا يكون الليثيوم مدمجًا بشكل كافٍ في القطب السالب وبالتالي يؤثر على سعة الخلية بحوالي 3%.على الرغم من أن النموذجين الآخرين يستخدمان التعبئة شبه الأوتوماتيكية عندما يكون تجاعيد الحجاب الحاجز أقل بكثير ويكون التأثير على السعة 1٪ فقط، إلا أن ذلك ليس أساسًا لوقف استخدام الحجاب الحاجز.
يمكن أن تؤدي هوامش تصميم السعة غير الكافية أيضًا إلى انخفاض السعة.نظرًا لتأثير طلاء القطب الموجب والسالب، والخطأ في مقسم السعة وتأثير المادة اللاصقة على السعة، فمن المهم السماح بقدر معين من هامش السعة عند التصميم.عند تصميم هامش القدرة من الممكن ترك فائض بعد حساب سعة النواة مع كل العمليات بالضبط في الخط الأوسط، أو حساب الفائض بعد حدوث جميع العوامل المؤثرة على القدرة عند الحد الأدنى.بالنسبة للمواد الجديدة، من المهم إجراء تقييم دقيق لجرام الكاثود في هذا النظام.مضاعف السعة الجزئية، تيار قطع الشحن، مضاعف الشحن/التفريغ، نوع المنحل بالكهرباء، وما إلى ذلك، كلها تؤثر على مسرحية جرام الكاثود.إذا كانت القيمة التصميمية لأداء الجرام الإيجابي عالية بشكل مصطنع من أجل تحقيق القدرة المستهدفة، فإن هذا يعادل أيضًا قدرة تصميمية غير كافية.لا يوجد أي خطأ في واجهة الخلية، ولا يوجد أي خطأ في بيانات العملية الإجمالية، ولكن سعة الخلية منخفضة.لذلك، يجب تقييم المواد الجديدة للتأكد من دقة جرام الكاثود، حيث لن يكون للكاثود نفسه نفس جرام الكاثود أو المنحل بالكهرباء.
يمكن أن يؤثر القطب السالب الزائد أيضًا على أداء القطب الموجب إلى حد ما، مما يؤثر على قدرة الخلية.الحمل الزائد السلبي ليس "طالما لم يكن هناك هطول الليثيوم".إذا تمت زيادة الحمل الزائد السلبي إلى الحد الأدنى للحمل الزائد لهطول الأمطار غير الليثيوم، فستكون هناك زيادة بنسبة 1٪ إلى 2٪ في أداء الجرام الإيجابي، ولكن حتى لو تمت زيادته، فإن الحمل الزائد السلبي لا يزال كافيًا لضمان ذلك إخراج القدرة على أعلى مستوى ممكن.عندما يكون فائض القطب السالب مرتفعًا جدًا، فإن القطب الموجب سيلعب دورًا أقل لأن هناك حاجة إلى المزيد من الليثيوم الذي لا رجعة فيه في الكيمياء، ولكن بالطبع احتمال حدوث ذلك يكاد يكون منعدمًا.
عندما يكون حجم حقن السائل أقل، فإن حجم الاحتفاظ بالسائل المقابل سيكون أيضًا أقل.عندما يكون حجم احتباس السائل في الخلية منخفضًا، فإن تأثير تضمين أيون الليثيوم وإزالة التضمين في الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة سوف يتأثر، مما يؤدي إلى انخفاض السعة.على الرغم من أنه سيكون هناك ضغط أقل على التكاليف والعمليات مع انخفاض حجم الحقن، إلا أن فرضية خفض حجم الحقن يجب أن لا تؤثر على أداء الخلية.وبطبيعة الحال، فإن خفض مستوى الامتلاء لن يؤدي إلا إلى زيادة احتمال انخفاض السعة بسبب عدم كفاية الاحتفاظ بالسائل في الخلية، ولكنه ليس نتيجة حتمية.في الوقت نفسه، كلما زادت صعوبة امتصاص السائل، يجب أن يكون هناك فائض بالكهرباء لضمان اتصال أفضل مع القطب أثناء ترطيب المنحل بالكهرباء.سيؤدي الاحتفاظ غير الكافي بالخلايا إلى جفاف الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة وطبقة رقيقة من ترسيب الليثيوم فوق القطب السالب، مما قد يكون عاملاً في انخفاض السعة بسبب ضعف الاحتفاظ.
يمكن أن يتسبب القطب الموجب أو السالب المطلي بشكل طفيف في نواة منخفضة السعة بشكل مباشر.عندما يتم طلاء القطب الموجب بشكل خفيف، فإن واجهة النواة المشحونة بالكامل لن تكون غير طبيعية.يجب أن يوفر القطب السالب، بصفته متلقيًا لأيونات الليثيوم، عددًا أكبر من مواضع الليثيوم المدمجة مقارنة بعدد مصادر الليثيوم التي يوفرها القطب الموجب، وإلا فإن الليثيوم الزائد سوف يترسب على سطح القطب السالب، مما يؤدي إلى طبقة رقيقة من هطول الأمطار الليثيوم أكثر موحدة.كما ذكرنا من قبل، نظرًا لأنه لا يمكن أخذ وزن القطب السالب مباشرة من وزن الخبز للنوى، لذلك يمكن إجراء تجربة أخرى للعثور على نسبة زيادة وزن القطب السالب من أجل استنتاج وزن الطلاء من خلال وزن الخبز السالب النوى القطب.إذا كان القطب السالب ذو النواة ذات السعة المنخفضة يحتوي على طبقة رقيقة من هطول الليثيوم، فإن احتمال عدم كفاية القطب السالب يكون مرتفعًا.بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتسبب جانب الكاثود أو طلاء القطب السالب أيضًا في انخفاض السعة، ويكون الطلاء الجانبي الأحادي للقطب السالب خفيفًا بشكل أساسي، لأنه حتى لو كان طلاء القطب الموجب ثقيلًا، على الرغم من انخفاض غرام اللعب، إلا أن السعة الإجمالية ستكون لا تقل بل قد تزيد.إذا تم طلاء القطب السالب في المكان الخطأ، فيمكن إجراء مقارنة مباشرة لنسب الوزن النسبي للجانبين الفردي والمزدوج بعد الخبز، طالما أن البيانات مشابهة للجانب A أخف بنسبة 6% من طلاء الجانب B. تحديد المشكلة بشكل أساسي، بالطبع، إذا كانت مشكلة السعة المنخفضة خطيرة للغاية، فمن الضروري عكس كثافة السطح الفعلية للجانب A/B.إذا كانت مشكلة السعة المنخفضة خطيرة، فمن الضروري استنتاج الكثافة الفعلية للجانب A/B.يؤدي التدحرج إلى تدمير هيكل المادة، مما يؤثر بدوره على السعة.إن التركيب الجزيئي أو الذري للمادة هو السبب الأساسي لامتلاكها خصائص مثل السعة والجهد وما إلى ذلك. عندما تتجاوز كثافة لفات القطب الموجب قيمة العملية، سيكون القطب الموجب ساطعًا للغاية عند تفكيك القلب.إذا كان ضغط القطب الموجب كبيرًا جدًا، فمن السهل كسر قطعة القطب الموجب بعد لفها، مما سيؤدي أيضًا إلى انخفاض السعة.ومع ذلك، نظرًا لأن ضغط القطب الموجب سيؤدي إلى كسر قطعة القطب بمجرد طيها، فإن الضغط الأسطواني للقطب الموجب نفسه يتطلب الكثير من الضغط، وبالتالي فإن تكرار مواجهة ضغط القطب الموجب أقل بكثير من ضغط القطب السالب.عندما يتم ضغط القطب السالب، سيتشكل شريط أو كتلة من هطول الليثيوم على سطح القطب السالب، وستنخفض كمية السائل المحتجز في القلب بشكل كبير.
يمكن أيضًا أن يكون سبب انخفاض السعة هو المحتوى المائي الزائد.تكون السعة منخفضة عندما يتجاوز محتوى الماء في القطب الكهربائي قبل الملء، أو نقطة الندى في صندوق القفازات قبل الملء، أو عندما يتجاوز محتوى الماء في الإلكتروليت المعيار، أو عند إدخال الرطوبة في الختم الثاني المنزوع الهواء.هناك حاجة إلى كميات ضئيلة من الماء لتكوين اللب، ولكن عندما يتجاوز الماء قيمة معينة، فإن الماء الزائد سوف يلحق الضرر بطبقة SEI ويستهلك أملاح الليثيوم الموجودة في المنحل بالكهرباء، وبالتالي يقلل من قدرة اللب.يتجاوز محتوى الماء مستوى الخلية السالبة الشحنة الكاملة بقطعة صغيرة من اللون البني الداكن.
وقت النشر: 16 أغسطس 2022