سردیوں میں لیتھیم بیٹری کی صلاحیت کیوں کم ہو جاتی ہے؟

مارکیٹ میں آنے کے بعد سے لیتھیم آئن بیٹریاں اپنی طویل زندگی، بڑی مخصوص صلاحیت، اور کوئی میموری اثر نہ ہونے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی رہی ہیں۔ لیتھیم آئن بیٹریوں کے کم درجہ حرارت کے استعمال سے مسائل ہوتے ہیں جیسے کہ کم صلاحیت، شدید کشیدگی، سائیکل کی شرح کی خراب کارکردگی، واضح لیتھیم ترسیب، اور غیر متوازن لتیم ڈیانٹرکلیشن۔ تاہم، ایپلی کیشن فیلڈز کی مسلسل توسیع کے ساتھ، لتیم آئن بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی خراب کارکردگی کی وجہ سے رکاوٹیں زیادہ سے زیادہ واضح ہو گئی ہیں۔

رپورٹس کے مطابق، -20 ڈگری پر لیتھیم آئن بیٹریوں کی خارج ہونے کی صلاحیت کمرے کے درجہ حرارت پر اس کا صرف 31.5 فیصد ہے۔ روایتی لیتھیم آئن بیٹریوں کا آپریٹنگ درجہ حرارت -20 اور جمع 55 ڈگری کے درمیان ہوتا ہے۔ تاہم، ایرو اسپیس، فوجی صنعت، برقی گاڑیوں اور دیگر شعبوں میں، بیٹریوں کو عام طور پر -40 ڈگری پر کام کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا، لیتھیم آئن بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی خصوصیات کو بہتر بنانا بہت اہمیت کا حامل ہے۔

لتیم آئن بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کو محدود کرنے والے عوامل

کم درجہ حرارت والے ماحول میں، الیکٹرولائٹ کی viscosity بڑھ جاتی ہے، اور یہاں تک کہ جزوی طور پر مضبوط ہو جاتی ہے، جس کے نتیجے میں لتیم آئن بیٹری کی چالکتا میں کمی واقع ہوتی ہے۔

کم درجہ حرارت کے ماحول میں، الیکٹرولائٹ، منفی الیکٹروڈ اور جداکار کے درمیان مطابقت خراب ہو جاتی ہے۔

کم درجہ حرارت والے ماحول میں لیتھیم آئن بیٹری کے منفی الیکٹروڈ سے لیتھیم کو سنجیدگی سے خارج کیا جاتا ہے، اور تیز دھاتی لیتھیم الیکٹرولائٹ کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، اور اس کی مصنوعات کا جمع ہونے سے ٹھوس الیکٹرولائٹ انٹرفیس (SEI) کی موٹائی میں اضافہ ہوتا ہے۔ .

کم درجہ حرارت والے ماحول میں، فعال مواد میں لتیم آئن بیٹریوں کا پھیلاؤ کا نظام کم ہو جاتا ہے، اور چارج ٹرانسفر ریزسٹنس (Rct) نمایاں طور پر بڑھ جاتا ہے۔

لی آئن بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کو متاثر کرنے والے تعین کن عوامل پر بحث

ماہرین کی رائے 1: لتیم آئن بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی پر الیکٹرولائٹ کا سب سے زیادہ اثر پڑتا ہے، اور الیکٹرولائٹ کی ساخت اور جسمانی اور کیمیائی خصوصیات بیٹری کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی پر اہم اثر ڈالتی ہیں۔ کم درجہ حرارت پر بیٹری سائیکل کو درپیش مسئلہ یہ ہے کہ: الیکٹرولائٹ کی viscosity بڑھ جائے گی، آئن کی ترسیل کی رفتار کم ہو جائے گی، اور بیرونی سرکٹ کی الیکٹران کی منتقلی کی رفتار مماثل نہیں ہوگی۔ لہذا، بیٹری شدید پولرائزڈ ہو جائے گا اور چارج اور خارج ہونے والی صلاحیت تیزی سے کم ہو جائے گی. خاص طور پر کم درجہ حرارت پر چارج کرتے وقت، لیتھیم آئن آسانی سے منفی الیکٹروڈ کی سطح پر لیتھیم ڈینڈرائٹس بنا سکتے ہیں، جس سے بیٹری خراب ہو جاتی ہے۔

الیکٹرولائٹ کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کا خود الیکٹرولائٹ کی چالکتا سے گہرا تعلق ہے۔ اعلی چالکتا کے ساتھ الیکٹرولائٹ آئنوں کو تیزی سے منتقل کر سکتا ہے اور کم درجہ حرارت پر زیادہ صلاحیت کا استعمال کر سکتا ہے۔ الیکٹرولائٹ میں لتیم نمکیات جتنے زیادہ منقطع ہوں گے، منتقلی کی تعداد اتنی ہی زیادہ اور چالکتا زیادہ ہوگی۔ چالکتا جتنی زیادہ ہوگی، آئن کی ترسیل کی شرح اتنی ہی تیز ہوگی، پولرائزیشن اتنی ہی کم ہوگی، اور کم درجہ حرارت پر بیٹری کی کارکردگی اتنی ہی بہتر ہوگی۔ لہذا، لتیم آئن بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی اچھی کارکردگی کو حاصل کرنے کے لیے اعلی چالکتا ایک ضروری شرط ہے۔

الیکٹرولائٹ کی چالکتا کا تعلق الیکٹرولائٹ کی ساخت سے ہے، اور سالوینٹ کی واسکاسیٹی کو کم کرنا الیکٹرولائٹ کی چالکتا کو بڑھانے کا ایک طریقہ ہے۔ سالوینٹ کم درجہ حرارت پر سالوینٹ کی اچھی روانی آئن کی نقل و حمل کی ضمانت ہے، اور کم درجہ حرارت پر منفی الیکٹروڈ پر الیکٹرولائٹ کے ذریعے بننے والی ٹھوس الیکٹرولائٹ فلم بھی لیتھیم آئنوں کی ترسیل کی کلید ہے، اور RSEI اہم رکاوٹ ہے۔ کم درجہ حرارت والے ماحول میں لتیم آئن بیٹریاں۔

ماہر 2: لیتھیم آئن بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کو محدود کرنے والا بنیادی عنصر کم درجہ حرارت پر تیزی سے بڑھی ہوئی Li پلس ڈفیوژن مزاحمت ہے، نہ کہ SEI فلم۔

لتیم آئن بیٹریوں کے لیے کیتھوڈ مواد کی کم درجہ حرارت کی خصوصیات

پرتوں والے کیتھوڈ مواد کی کم درجہ حرارت کی خصوصیات

تہہ دار ڈھانچہ، جس میں نہ صرف ایک جہتی لتیم آئن ڈفیوژن چینل کی لاجواب شرح کارکردگی ہے، بلکہ تین جہتی چینل کا ساختی استحکام بھی ہے، قدیم ترین تجارتی لتیم آئن بیٹری کیتھوڈ مواد ہے۔ اس کے نمائندہ مادے ہیں LiCoO2، Li(Co1-xNix)O2 اور Li(Ni, Co, Mn)O2 وغیرہ۔