خلاصو
ليتيم-آئن بيٽريز (LIBs) سمجهيا وڃن ٿا سڀ کان اهم توانائي اسٽوريج ٽيڪنالاجيز مان.جيئن ته بيٽرين جي توانائي جي کثافت وڌي ٿي، بيٽري جي حفاظت اڃا به وڌيڪ نازڪ ٿي ويندي آهي جيڪڏهن توانائي غير ارادي طور تي جاري ڪئي وئي آهي.LIBs جي باهه ۽ ڌماڪن سان لاڳاپيل حادثا اڪثر ڪري سڄي دنيا ۾ ٿين ٿا.ڪجهه انساني زندگي ۽ صحت لاءِ سنگين خطرا پيدا ڪيا آهن ۽ ٺاهيندڙن پاران ڪيترن ئي شين جي يادگيري جو سبب بڻيا آهن.اهي واقعا ياد ڏياريندڙ آهن ته حفاظت بيٽرين لاءِ هڪ لازمي شرط آهي، ۽ اعليٰ توانائي واري بيٽري سسٽم جي مستقبل جي ايپليڪيشن کان اڳ سنجيده مسئلن کي حل ڪرڻ جي ضرورت آهي.هن جائزي جو مقصد LIB حفاظت جي مسئلن جي شروعات جي بنيادي ڳالهين کي اختصار ڪرڻ ۽ LIB حفاظت کي بهتر ڪرڻ لاءِ مواد جي ڊيزائن ۾ تازي اهم پيش رفت کي اجاگر ڪرڻ آهي.اسان اميد رکون ٿا ته هي جائزو بيٽري جي حفاظت ۾ وڌيڪ بهتري کي متاثر ڪندو، خاص طور تي اڀرندڙ LIBs لاءِ اعلي توانائي جي کثافت سان.
LIB حفاظتي مسئلن جي شروعات
LIBs اندر نامياتي مائع اليڪٽرولائٽ اندروني طور تي ٻرندڙ آهي.LIB سسٽم جي سڀ کان وڌيڪ تباهي واري ناڪامين مان هڪ آهي cascading تھرمل ڀڄڻ وارو واقعو، جيڪو بيٽري جي حفاظت جي خدشات جو بنيادي سبب سمجهيو ويندو آهي.عام طور تي، حرارتي ڀڄڻ ٿئي ٿي جڏهن هڪ خارجي ردعمل ڪنٽرول کان ٻاهر ٿي وڃي ٿي.جيئن ته بيٽري جو گرمي پد ~ 80 °C کان مٿي ٿي وڃي ٿو، بيٽرين جي اندر خارجي ڪيميائي رد عمل جي شرح وڌي ٿي ۽ سيل کي وڌيڪ گرم ڪري ٿي، نتيجي ۾ مثبت موٽ واري چڪر جي نتيجي ۾.مسلسل وڌندڙ گرمي پد جي نتيجي ۾ باهه ۽ ڌماڪي ٿي سگهي ٿي، خاص طور تي وڏي بيٽري پيڪ لاء.تنهن ڪري، تھرمل ڀڄڻ جي سببن ۽ عملن کي سمجھڻ LIBs جي حفاظت ۽ اعتبار کي بھتر ڪرڻ لاءِ فنڪشنل مواد جي ڊيزائن کي ھدايت ڪري سگھي ٿو.حرارتي ڀڄڻ واري عمل کي ٽن مرحلن ۾ ورهائي سگهجي ٿو، جيئن مختصر طور تي بيان ڪيو ويو آهيتصوير 1.
تصوير 1 تھرمل ڀڄڻ واري عمل لاءِ ٽي مرحلا.
اسٽيج 1: گرمي جي شروعات.بيٽريون معمول کان غير معمولي حالت ۾ تبديل ٿينديون آهن، ۽ اندروني گرمي پد وڌڻ لڳندي آهي.اسٽيج 2: گرمي جمع ڪرڻ ۽ گئس ڇڏڻ جو عمل.اندروني گرمي پد تيزي سان وڌي ٿو، ۽ بيٽري خارجي رد عملن مان گذري ٿي.اسٽيج 3: ڌماڪي ۽ ڌماڪي.ٻرندڙ اليڪٽرولائيٽ کي باهه ڏئي ٿي، جنهن جي نتيجي ۾ باهه ۽ ڌماڪي پڻ.
اوور گرمي جي شروعات (اسٽيج 1)
بيٽري سسٽم جي اوور هيٽنگ کان شروع ٿئي ٿو حرارتي دور.شروعاتي اوور گرم ٿيڻ جي نتيجي ۾ ٿي سگھي ٿو بيٽري جي ٺهيل وولٽيج (اوور چارجنگ) کان وڌيڪ چارج ٿيڻ، گھڻي گرمي پد جي نمائش، ناقص وائرنگ جي ڪري خارجي شارٽ سرڪٽ، يا سيل جي خرابين جي ڪري اندروني شارٽ سرڪٽ.انهن مان، اندروني شارٽنگ حرارتي ڀڄڻ جو بنيادي سبب آهي ۽ ڪنٽرول ڪرڻ نسبتا ڏکيو آهي.اندروني شارٽنگ ٿي سگهي ٿي سيل ڪرش جي حالتن ۾ جيئن ته خارجي ڌاتو ملبے جي دخول؛گاڏي جو ٽڪر؛اعلي موجوده کثافت چارج جي تحت ليتيم ڊينڊريٽ ٺهڻ، اوور چارجنگ حالتن هيٺ يا گهٽ درجه حرارت تي؛۽ بيٽري اسيمبليءَ دوران پيدا ٿيل ناقص ڌار ڪندڙ، ڪجھ نالا ڏيڻ لاءِ.مثال طور، آڪٽوبر 2013 جي شروعات ۾، سيٽل جي ويجهو هڪ ٽسلا ڪار ڌاتو جي ملبي کي ماريو جيڪو شيلڊ ۽ بيٽري پيڪ کي ڇڪيو.ملبو پوليمر جدا ڪندڙن ۾ داخل ٿيو ۽ سڌو سنئون ڪيٿوڊ ۽ انوڊ کي ڳنڍيو، جنهن جي ڪري بيٽري شارٽ سرڪٽ ٿي ۽ باهه لڳي.2016 ۾، سامسنگ نوٽ 7 جي بيٽري جي باهه جارحيت واري الٽراٿن ڌار ڪندڙ جي ڪري هئي جيڪا آساني سان خراب ٿي وئي ٻاهرئين دٻاءَ يا مثبت اليڪٽروڊ تي ويلڊنگ بررز جي ڪري، جنهن جي ڪري بيٽري شارٽ سرڪٽ ٿي وئي.
اسٽيج 1 دوران، بيٽري جو آپريشن معمول کان غير معمولي حالت ۾ تبديل ٿي ويندو آهي، ۽ مٿي ڏنل سڀني مسئلن جي ڪري بيٽري گرم ٿي ويندي آهي.جڏهن اندروني درجه حرارت وڌڻ شروع ٿئي ٿي، اسٽيج 1 ختم ٿئي ٿو ۽ اسٽيج 2 شروع ٿئي ٿو.
گرمي جمع ڪرڻ ۽ گئس ڇڏڻ جو عمل (اسٽيج 2)
جيئن اسٽيج 2 شروع ٿئي ٿو، اندروني گرمي پد تيزي سان وڌي ٿو، ۽ بيٽري هيٺ ڏنل رد عملن مان گذري ٿي (اهي رد عمل بلڪل ڏنل ترتيب ۾ نه ٿا ٿين؛ انهن مان ڪجهه هڪ ئي وقت ٿي سگهن ٿا):
(1) سولڊ اليڪٽرولائيٽ انٽرفيس (SEI) سڙڻ سبب اوور گرم ٿيڻ يا جسماني دخول.SEI پرت بنيادي طور تي مستحڪم (جهڙوڪ LiF ۽ Li2CO3) ۽ ميٽاسٽيبل [جهڙوڪ پوليمر، ROCO2Li، (CH2OCO2Li)2، ۽ ROLi] اجزاء تي مشتمل آهي.بهرحال، ميٽاسسٽبل اجزا تقريبن 90 ° C تي خارجي طور تي خارج ٿي سگھن ٿا، ٻرندڙ گيس ۽ آڪسيجن کي آزاد ڪري سگھن ٿا.وٺو (CH2OCO2Li)2 مثال طور
(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+C2H4+CO2+0.5O2
(2) SEI جي خراب ٿيڻ سان، گرمي پد وڌندو آهي، ۽ انوڊ ۾ لٿيم ڌاتو يا انٽرڪليٽيڊ ليٿيم اليڪٽرولائيٽ ۾ موجود نامياتي محلولن سان رد عمل ظاهر ڪندو، ٻرندڙ هائڊرو ڪاربن گيسز (ايٿين، ميٿين ۽ ٻيا) جاري ڪندو.هي هڪ exothermic ردعمل آهي جيڪو وڌيڪ گرمي پد کي وڌائي ٿو.
(3) جڏهنT> ~ 130°C، پوليٿيلين (PE)/پوليپروپيلين (PP) ڌار ڪندڙ ڳرڻ شروع ڪري ٿو، جيڪو صورتحال کي وڌيڪ خراب ڪري ٿو ۽ ڪيٿوڊ ۽ انوڊ جي وچ ۾ شارٽ سرڪٽ جو سبب بڻجندو آهي.
(4) آخرڪار، گرمي سبب لٿيم ميٽيل آڪسائيڊ ڪيٿوڊ مواد جي زوال جو سبب بڻجندي آهي ۽ نتيجي ۾ آڪسيجن ڇڏڻ ۾ ايندي آهي.مثال طور LiCoO2 کي وٺو، جيڪو هيٺ ڏنل ~ 180 ° C تي شروع ٿيندڙ ختم ٿي سگھي ٿو
ڪيٿوڊ جي ڀڃڪڙي پڻ انتهائي خارجي آهي، وڌيڪ گرمي ۽ دٻاء وڌائي ٿو ۽ نتيجي طور، ردعمل کي وڌيڪ تيز ڪري ٿو.
اسٽيج 2 دوران، گرمي پد وڌي ٿو ۽ آڪسيجن بيٽرين اندر گڏ ٿئي ٿي.حرارتي ڀڄڻ وارو عمل اسٽيج 2 کان اسٽيج 3 تائين اڳتي وڌندو آهي جيئن ئي ڪافي آڪسيجن ۽ گرمي بيٽري جي ڪمبسشن لاءِ گڏ ٿيندي آهي.
باهه ۽ ڌماڪو (اسٽيج 3)
اسٽيج 3 تي، باهه شروع ٿئي ٿي.LIBs جا اليڪٽرولائٽس نامياتي آهن، جيڪي لڳ ڀڳ آفاقي مجموعا آهن سائيڪل ۽ لڪير الڪائل ڪاربونيٽ.انهن ۾ تيز ڦيرڦار آهي ۽ اندروني طور تي انتهائي ٻرندڙ آهن.مثال طور استعمال ٿيل ڪاربونيٽ اليڪٽرولائٽ [ايٿيلين ڪاربونيٽ (EC) جو مرکب + dimethyl carbonate (DMC) (1:1 وزن جي لحاظ کان)] مثال طور، اهو ڪمري جي گرمي پد تي 4.8 kPa جي بخار جو دٻاءُ ڏيکاري ٿو ۽ هڪ انتهائي گهٽ فليش پوائنٽ 25° ± 1°C 1.013 بار جي هوائي دٻاءَ تي.اسٽيج 2 ۾ جاري ٿيل آڪسيجن ۽ گرمي ٻرندڙ نامياتي اليڪٽرولائٽس جي جلڻ لاءِ گهربل حالتون مهيا ڪن ٿيون، ان ڪري باهه يا ڌماڪي جو خطرو پيدا ٿئي ٿو.
مرحلن 2 ۽ 3 ۾، خارجي رد عمل ويجھي adibatic حالتن ۾ ٿئي ٿو.اهڙيءَ طرح، تيز رفتار ڪيلوريميٽري (ARC) هڪ وڏي پيماني تي استعمال ٿيل ٽيڪنڪ آهي جيڪا LIBs جي اندر ماحول کي تخليق ڪري ٿي، جيڪا اسان جي سمجھ ۾ آسان بڻائي ٿي حرارتي ڀڄڻ واري رد عمل جي ڪينيٽيڪس.شڪل 2LIB جو هڪ عام ARC وکر ڏيکاري ٿو جيڪو حرارتي بدسلوڪي ٽيسٽ دوران رڪارڊ ڪيو ويو آهي.اسٽيج 2 ۾ گرمي پد کي سمائيندي، گرميءَ جو هڪ خارجي ذريعو بيٽري جي گرمي پد کي شروعاتي درجه حرارت تائين وڌائي ٿو.هن درجه حرارت جي مٿان، SEI کي ختم ڪري ٿو، جيڪو وڌيڪ خارجي ڪيميائي رد عمل کي متحرڪ ڪندو.آخرڪار، جدا ڪندڙ ڳري ويندو.خود گرمائش جي شرح بعد ۾ وڌي ويندي، جنهن جي نتيجي ۾ حرارتي رنڊڪ (جڏهن خود گرم ڪرڻ جي شرح > 10 ° C/min آهي) ۽ اليڪٽرولائيٽ ڪمبشن (اسٽيج 3).
anode mesocarbon microbead graphite آهي.ڪيٿوڊ LiNi0.8Co0.05Al0.05O2 آهي.EC/PC/DMC ۾ اليڪٽرولائٽ 1.2 M LiPF6 آهي.Celgard 2325 trilayer separator استعمال ڪيو ويو.Electrochemical Society Inc جي اجازت سان ترتيب ڏنل.
اها ڳالهه نوٽ ڪرڻ گهرجي ته رد عمل مٿي بيان ڪيو سختي سان هڪ ٻئي کان پوء ڏنل حڪم ۾ نه ٿئي.اهي آهن، بلڪه، پيچيده ۽ سسٽماتي مسئلا.
بهتر بيٽري جي حفاظت سان مواد
بيٽري جي تھرمل ڀڄڻ جي سمجھ جي بنياد تي، بيٽري جي اجزاء جي منطقي ڊيزائن ذريعي حفاظت جي خطرن کي گھٽائڻ جي مقصد سان، ڪيترائي طريقا اڀياس ڪيا ويا آھن.ايندڙ حصن ۾، اسان بيٽري جي حفاظت کي بهتر ڪرڻ لاءِ مختلف مواد جي طريقن جو اختصار ڪريون ٿا، مختلف تھرمل ڀڄڻ واري مرحلن سان لاڳاپيل مسئلا حل ڪرڻ.
اسٽيج 1 ۾ مسئلن کي حل ڪرڻ (زيادت جي شروعات)
قابل اعتماد anode مواد.LIB جي انوڊ تي لي ڊينڊريٽ ٺهڻ، حرارتي ڀڄڻ جي پهرين مرحلي کي شروع ڪري ٿو.جيتوڻيڪ اهو مسئلو تجارتي LIBs جي anodes ۾ گھٽجي ويو آهي (مثال طور، ڪاربوناسيس انوڊس)، لي ڊينڊريٽ ٺهڻ کي مڪمل طور تي روڪيو ويو آهي.مثال طور، تجارتي LIBs ۾، ڊينڊريٽ جمع ڪرڻ ترجيحي طور تي گريفائٽ اليڪٽرروڊ جي ڪنارن تي ٿئي ٿو جيڪڏهن انوڊس ۽ ڪيٿوڊس چڱي طرح سان گڏ نه هوندا آهن.ان کان علاوه، LIBs جي نا مناسب آپريشن جي حالتن جي نتيجي ۾ ڊينڊريٽ جي واڌ سان لي دھات جي ذخيرو پڻ ٿي سگھي ٿي.اهو مشهور آهي ته ڊينڊريٽ آساني سان ٺهي سگهي ٿو جيڪڏهن بيٽري چارج ڪئي وڃي (i) تيز موجوده کثافت تي جتي لي دھات جو ذخيرو بلڪ گريفائٽ ۾ لي آئن جي ڦهلائڻ کان تيز آهي؛(ii) اوور چارجنگ حالتن جي تحت جڏهن گريفائٽ اوورليٿياجي وڃي ٿي؛۽ (iii) گھٽ درجه حرارت تي [مثال طور، زير زمين گرمي پد (~0 °C)]، مائع اليڪٽرولائيٽ جي وڌندڙ ويسڪوسيٽي ۽ وڌندڙ Li-ion diffusion resistance جي ڪري.
مواد جي خاصيتن جي نقطي نظر کان، انوڊ تي لي ڊينڊريٽ جي واڌ جي شروعات کي طئي ڪرڻ واري جڙي جي اصليت غير مستحڪم ۽ غير يونيفارم SEI آهي، جيڪو غير برابر مقامي موجوده ورڇ جو سبب بڻائيندو آهي.اليڪٽرولائيٽ اجزاء، خاص طور تي اضافو، تحقيق ڪئي وئي آهي SEI يونيفارم کي بهتر ڪرڻ ۽ لي ڊينڊريٽ ٺهڻ کي ختم ڪرڻ.عام اضافو شامل آهن غير نامياتي مرکبات [مثال طور، CO2، LiI، وغيره.] ۽ نامياتي مرکبات شامل آهن غير محفوظ ٿيل ڪاربان بانڊ جهڙوڪ vinylene carbonate ۽ maleimide additives؛غير مستحڪم cyclic ماليڪيولز جهڙوڪ Butyrolactone , ethylene sulfite , and their derivatives ؛۽ fluorinated مرکبات جهڙوڪ fluoroethylene carbonate، ٻين جي وچ ۾.جيتوڻيڪ حصن-في-مليون سطح تي، اهي ماليڪيول اڃا تائين SEI مورفولوجي کي بهتر ڪري سگهن ٿا، اهڙيء طرح لي-آئن جي وهڪري کي هڪجهڙائي ڪرڻ ۽ لي ڊينڊريٽ ٺهڻ جي امڪان کي ختم ڪري ٿو.
مجموعي طور تي، لي ڊينڊريٽ چئلينج اڃا تائين موجود آهن گريفائٽ يا ڪاربوناسيس انوڊس ۽ سلکان/SiO جنهن ۾ ايندڙ نسل جي انوڊس شامل آهن.لي ڊينڊريٽ جي ترقي جي مسئلي کي حل ڪرڻ هڪ چئلينج آهي جيڪو ويجهي مستقبل ۾ اعلي توانائي جي کثافت لي آئن ڪيمسٽري جي موافقت لاء اهم آهي.اهو ياد رکڻ گهرجي ته، تازو، ڪافي ڪوششون لي ڊينڊريٽ ٺهڻ جي مسئلي کي حل ڪرڻ لاء وقف ڪيا ويا آهن خالص لي ميٽيل anodes ۾ لي-آئن جي وهڪري کي هڪجهڙائي ڪندي لي جي جمع ڪرڻ دوران؛مثال طور، حفاظتي پرت ڪوٽنگ، مصنوعي SEI انجنيئرنگ، وغيره. هن پاسو ۾، ڪجهه طريقا ممڪن طور تي روشني وجهي سگھن ٿا ته ڪيئن LIBs ۾ ڪاربناسيس انوڊس تي مسئلي کي حل ڪيو وڃي.
ملٽي فنڪشنل مائع اليڪٽرولائٽس ۽ جدا ڪندڙ.مائع اليڪٽرولائيٽ ۽ جدا ڪندڙ جسماني طور تي اعلي توانائي واري ڪيٿوڊ ۽ انوڊ کي الڳ ڪرڻ ۾ اهم ڪردار ادا ڪن ٿا.اهڙيء طرح، چڱي طرح ٺهيل ملٽي فنڪشنل اليڪٽرولائٽس ۽ جدا ڪندڙ بيٽرين جي حفاظت ڪري سگھن ٿا بيٽرين جي شروعاتي اسٽيج تي بيٽري تھرمل رن وي (اسٽيج 1).
بيٽرين کي ميڪيڪل ڪرشنگ کان بچائڻ لاءِ، هڪ ٿلهو ٿلهو مائع اليڪٽرولائيٽ حاصل ڪيو ويو آهي سادو اضافو فيمڊ سليڪا کي ڪاربونيٽ اليڪٽرولائيٽ (EC/DMC ۾ 1 M LiFP6).مشيني دٻاءُ يا اثر تي، سيال ويسڪوسيٽي ۾ واڌ سان گڏ ٿلهو ٿلهو اثر ڏيکاري ٿو، تنهن ڪري اثر توانائي کي ختم ڪري ٿو ۽ ڪرشنگ جي رواداري جو مظاهرو ڪري ٿو (تصوير 3A)
تصوير 3 اسٽيج 1 ۾ مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ حڪمت عمليون.
(الف) ٿلهي اليڪٽرولائيٽ کي ٿلهو ڪرڻ.مٿي: عام اليڪٽرولائيٽ لاءِ، مشيني اثر بيٽري جي اندروني شارٽنگ جو سبب بڻجي سگهي ٿو، جنهن ڪري باهه ۽ ڌماڪا ٿين ٿا.هيٺيون: ناول سمارٽ اليڪٽرولائيٽ سان گڏ ٿلهي ٿلهي اثر هيٺ دٻاءُ يا اثر هيٺ ڪرشنگ لاءِ بهترين رواداري جو مظاهرو ڪري ٿو، جيڪو بيٽرين جي ميڪانياتي حفاظت کي خاص طور تي بهتر ڪري سگهي ٿو.(ب) ليتيم ڊينڊريٽس جي شروعاتي سڃاڻپ لاءِ باضابطه جدا ڪندڙ.روايتي ليتيم بيٽري ۾ ڊينڊريٽ ٺهڻ، جتي ليٿيم ڊينڊريٽ طرفان الڳ ڪندڙ جي مڪمل دخول صرف تڏهن معلوم ٿئي ٿي جڏهن بيٽري ناڪام ٿي وڃي ڇاڪاڻ ته اندروني شارٽ سرڪٽ جي ڪري.ان جي مقابلي ۾، هڪ ليٿيم بيٽري جنهن ۾ هڪ بائيفڪشنل سيپريٽر (جنهن ۾ ٻه روايتي سيپريٽر جي وچ ۾ سينڊوچ ٿيل ڪنڊڪٽنگ پرت شامل هوندي آهي)، جتي وڌيڪ ڄميل ليٿيم ڊينڊريٽ جدا ڪندڙ ۾ داخل ٿئي ٿو ۽ ڪنڊڪٽنگ ڪاپر جي پرت سان رابطو ڪري ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ ان ۾ گهٽتائي اچي ٿي.VCu-Li، جيڪو اندروني شارٽ سرڪٽ جي ڪري ايندڙ ناڪامي جي خبرداري طور ڪم ڪري ٿو.جڏهن ته، مڪمل بيٽري محفوظ طور تي غير صفر صلاحيت سان هلندي رهي ٿي.(A) ۽ (B) اسپرنگر نيچر جي اجازت سان ترتيب ڏنل يا ٻيهر تيار ڪيا ويا آهن.(سي) خطرناڪ لي ڊينڊريٽس کي استعمال ڪرڻ ۽ بيٽري جي زندگي کي وڌائڻ لاءِ ٽريلر ڌار ڪندڙ.کاٻي: Lithium anodes آساني سان dendritic ذخيرا ٺاهي سگهن ٿا، جيڪو آهستي آهستي وڏو ٿي سگهي ٿو ۽ انٽ پوليمر جدا ڪندڙ کي داخل ڪري سگهي ٿو.جڏهن ڊينڊريٽ آخرڪار ڪيٿوڊ ۽ انوڊ کي ڳنڍيندا آهن، بيٽري شارٽ سرڪٽ ٿي ويندي آهي ۽ ناڪام ٿيندي آهي.ساڄي: سليڪا نانو پارٽيڪلز جي هڪ پرت تجارتي پوليمر سيپريٽر جي ٻن تہن سان سينڊوچ ڪئي وئي هئي.تنهن ڪري، جڏهن ليٿيم ڊينڊريٽ وڌندا آهن ۽ جدا ڪندڙ ۾ داخل ٿيندا آهن، اهي سليڪا نانو ذرات سان سينڊوچ ٿيل پرت سان رابطو ڪندا ۽ برقي ڪيميائي طور استعمال ڪيا ويندا.(ڊي) اسڪيننگ اليڪٽران مائيڪرو اسڪوپي (SEM) تصوير سليڪا نانوپارٽيڪل سينڊوچڊ ڌار ڪندڙ جي.(اي) عام وولٽيج بمقابله وقت پروفائل هڪ Li/Li بيٽري جو هڪ روايتي جدا ڪندڙ (ڳاڙهو وکر) ۽ سليڪا نانو پارٽيڪل سينڊوچڊ ٽرائلر جدا ڪندڙ (ڪارو وکر) ساڳئي حالتن هيٺ آزمايو ويو.(سي)، (ڊي)، ۽ (اي) جان ولي ۽ سنز جي اجازت سان ٻيهر تيار ڪيا ويا آهن.(F) redox شٽل additives جي ميڪانيزم جي اسڪيمياتي نموني.اوور چارج ٿيل ڪيٿوڊ جي مٿاڇري تي، ريڊ آڪس ايڊيٽيوٽ کي آڪسائيڊ ڪيو ويندو آهي فارم [O]، جيڪو بعد ۾ انوڊ جي مٿاڇري تي اليڪٽرولائيٽ ذريعي ڦهلائڻ سان ان جي اصل حالت [R] ڏانهن واپس گھٽجي ويندو.آڪسائيڊشن-ڊفيوژن-ڊيڊڪشن-ڊفيوژن جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل چڪر کي اڻڄاتل مدي تائين برقرار رکي سگهجي ٿو ۽ ان ڪري ڪيٿوڊ امڪاني کي خطرناڪ اوور چارجنگ کان لاڪ ڪري ٿو.(G) redox شٽل additives جي عام ڪيميائي جوڙجڪ.(H) بند ٿيل اوورچارج اضافو جو ميکانيزم جيڪو اعلي امڪاني طور تي اليڪٽرڪ ڪيميڪل پوليمرائز ڪري سگھي ٿو.(I) بند جي عام ڪيميائي جوڙجڪ overcharge additives.اضافن جي ڪم ڪندڙ صلاحيتون (G)، (H) ۽ (I) ۾ ھر ماليڪيولر ڍانچي جي ھيٺ ڏنل آھن.
جدا ڪندڙ ڪيٿوڊ ۽ اينوڊ کي اليڪٽرانڪ طور تي موصل ڪري سگھن ٿا ۽ بيٽري جي صحت جي حالت کي نگراني ڪرڻ ۾ اهم ڪردار ادا ڪري سگھن ٿا ته جيئن اڳئين اسٽيج 1 کي وڌيڪ خراب ٿيڻ کان روڪيو وڃي. مثال طور، پوليمر-ميٽيل-پوليمر ٽرائلر ترتيب سان "ٻئي فنڪشنل جدا ڪندڙ" (تصوير 3B) هڪ نئين وولٹیج سينسنگ فنڪشن مهيا ڪري سگهي ٿي.جڏهن هڪ ڊينڈرائٽ ٻاهر نڪرندو آهي ۽ وچ واري پرت تائين پهچندو آهي، اهو ڌاتو جي پرت ۽ انوڊ کي ڳنڍيندو ته جيئن انهن جي وچ ۾ اوچتو وولٽيج ڊراپ هڪ آئوٽ پٽ جي طور تي فوري طور تي معلوم ڪري سگهجي.
ان کان علاوه، هڪ ٽريلر جدا ڪندڙ خطرناڪ لي ڊينڊريٽس کي استعمال ڪرڻ ۽ جدا ڪندڙ کي گھڙڻ کان پوء انهن جي ترقي کي سست ڪرڻ لاء ٺهيل هئي.سليڪا نانو ذرات جي هڪ پرت، ٻن تہن سان سينڊوچ ٿيل تجارتي پوليولفين جدا ڪندڙ (تصوير 3، سي ۽ ڊي) استعمال ڪري سگھن ٿا ڪنهن به داخل ٿيندڙ خطرناڪ لي ڊينڊرائٽس، اهڙيءَ طرح موثر طريقي سان بيٽري جي حفاظت کي بهتر بڻائي ٿو.محفوظ ٿيل بيٽري جي زندگي خاص طور تي تقريبن پنج ڀيرا وڌايو ويو ان جي مقابلي ۾ روايتي جدا ڪندڙ (تصوير 3E).
اوور چارجنگ تحفظ.اوور چارجنگ جي وضاحت ڪئي وئي آهي بيٽري کي چارج ڪرڻ ان جي ٺهيل وولٹیج کان ٻاهر.اوور چارجنگ تيز مخصوص موجوده کثافت، جارحتي چارجنگ پروفائلز وغيره جي ڪري ٿي سگھي ٿي، جيڪي مسئلن جو هڪ سلسلو آڻي سگھن ٿا، جن ۾ (i) لي دھات جو انوڊ تي جمع ٿيڻ، جيڪو بيٽري جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل ڪارڪردگي ۽ حفاظت کي سنجيده متاثر ڪري ٿو؛(ii) ڪيٿوڊ مواد جو گلجڻ، آڪسيجن ڇڏڻ؛۽ (iii) نامياتي اليڪٽرولائٽ جي سڙڻ، گرمي ۽ گيس جي شين کي ڇڏڻ (H2، هائيڊرو ڪاربن، CO، وغيره)، جيڪي حرارتي ڀڄڻ لاء ذميوار آهن.ٺهڻ دوران برقي ڪيميائي رد عمل پيچيده آهن، جن مان ڪجهه هيٺ ڏنل آهن.
Asterisk (*) ظاهر ڪري ٿو ته هائيڊروجن گيس پروٽڪ مان نڪرندي آهي، ڪيٿوڊ تي ڪاربونيٽس جي آڪسائيڊشن دوران پيدا ٿيندڙ گروپن کي ڇڏيندي آهي، جيڪي پوء انوڊ کي گھٽائڻ ۽ H2 پيدا ڪرڻ لاء انوڊ تائين ڦهلائي ڇڏيندا آهن.
انهن جي ڪمن ۾ اختلافن جي بنياد تي، وڌيڪ چارج تحفظ additives کي درجه بندي ڪري سگهجي ٿو redox شٽل additives ۽ بند additives.اڳيون سيل کي وڌيڪ چارج کان بچائيندو آهي، جڏهن ته بعد ۾ سيل آپريشن کي مستقل طور تي ختم ڪري ٿو.
ريڊڪس شٽل ايڊيٽيوز ڪم ڪري ٿو اليڪٽروڪيميڪي طور تي بيٽري ۾ داخل ٿيل اضافي چارج کي ختم ڪندي جڏهن اوور چارج ٿئي ٿو.جيئن ڏيکاريل آهيتصوير 3F, ميڪانيزم هڪ redox additive تي ٻڌل آهي جنهن ۾ اليڪٽرولائيٽ anodic decomposition جي ڀيٽ ۾ آڪسائيڊشن جي صلاحيت ٿورو گهٽ آهي.اوور چارج ٿيل ڪيٿوڊ جي مٿاڇري تي، ريڊ آڪس ايڊيٽيوٽ کي آڪسائيڊ ڪيو ويندو آهي فارم [O]، جيڪو بعد ۾ انوڊ جي مٿاڇري تي اليڪٽرولائيٽ ذريعي ڦهلائڻ کان پوءِ واپس پنهنجي اصل حالت [R] ڏانهن گهٽجي ويندو.ان کان پوء، گھٽيل اضافو واپس ڪيٿوڊ ڏانهن ڦهلائي سگھي ٿو، ۽ "آڪسائيڊشن-ڊفيوژن-گهٽائي-تفصيل" جو اليڪٽررو ڪيميڪل چڪر غير يقيني طور تي برقرار رکي سگھجي ٿو ۽ ان ڪري وڌيڪ خطرناڪ اوور چارجنگ کان ڪيٿوڊ جي صلاحيت کي بند ڪري ٿو.اڀياس ڏيکاريا آهن ته additives جي redox امڪاني هجڻ گهرجي 0.3 کان 0.4 V ڪيٿوڊ جي صلاحيت کان مٿي.
سٺي نموني سان ٺهيل ڪيميائي ساختن ۽ ريڊڪس امڪانن سان گڏ اضافو جو هڪ سلسلو تيار ڪيو ويو آهي، جنهن ۾ آرگنوميٽلڪ ميٽيلوسينز، فينوٿيازائنز، ٽرافينيلامائنز، ڊيميٿيوڪسائيبينزينز ۽ انهن مان نڪتل شيون، ۽ 2-(pentafluorophenyl)-tetrafluoro-1,3,2-benzodioxaتصوير 3 جي).ماليڪيولر ڍانچي کي ترتيب ڏيڻ سان، اضافي آڪسائيڊشن جي امڪانن کي 4 V کان مٿي ڪري سگهجي ٿو، جيڪو تيزيءَ سان ترقي ڪندڙ هاءِ وولٽيج ڪيٿوڊ مواد ۽ اليڪٽرولائٽس لاءِ موزون آهي.بنيادي ڊيزائن جي اصول ۾ شامل آهي اليڪٽران ڪڍڻ واري متبادل کي شامل ڪرڻ جي ذريعي اضافو جي بلند ترين قبضي واري ماليڪيولر مدار کي گھٽائڻ، آڪسائيڊشن جي صلاحيت ۾ اضافو ٿي سگھي ٿو.نامياتي اضافو کان علاوه، ڪجهه غير نامياتي لوڻ، جيڪي نه صرف اليڪٽرولائٽ لوڻ جي طور تي ڪم ڪري سگهن ٿا پر هڪ ريڊڪس شٽل طور پڻ ڪم ڪري سگهن ٿا، جهڙوڪ پرفلووروبوران ڪلستر سالٽس [يعني ليٿيم فلوروڊوڊيڪابوريٽس (Li2B12F)xH12-x)]، پڻ مليا آهن موثر redox شٽل additives.
شٽ ڊائون اوور چارج ايڊٽيوٽس هڪ ڪلاس آهن ناقابل واپسي اوور چارج تحفظ اضافو.اهي ڪم ڪن ٿا يا ته گيس ڇڏڻ سان اعليٰ امڪانن تي، جنهن جي نتيجي ۾، موجوده مداخلت ڪندڙ ڊيوائس کي چالو ڪري، يا مستقل طور تي اليڪٽرڪ ڪيميڪل پوليمرائيز ڪرڻ سان اعليٰ صلاحيتن تي بيٽري جي آپريشن کي ختم ڪرڻ لاءِ تباهي جا نتيجا اچڻ کان اڳ (تصوير 3 ايڇ).اڳين مثالن ۾ xylene، cyclohexylbenzene، ۽ biphenyl شامل آهن، جڏهن ته بعد ۾ مثالن ۾ شامل آهن بائيفنيل ۽ ٻيا متبادل خوشبودار مرکبات (تصوير 3I).بند ٿيل اضافو جا منفي اثرات اڃا تائين LIBs جي ڊگھي مدت جي آپريشن ۽ اسٽوريج ڪارڪردگي آھن ڇاڪاڻ ته انھن مرکبات جي ناقابل واپسي آڪسائيڊشن جي ڪري.
اسٽيج 2 ۾ مسئلن کي حل ڪرڻ (گرمي جي جمع ۽ گئس ڇڏڻ جي عمل)
قابل اعتماد ڪيٿوڊ مواد.ليتيم منتقلي ڌاتو آڪسائيڊس، جيئن تہ ٿيل آڪسائيڊس LiCoO2، LiNiO2، ۽ LiMnO2؛اسپينل قسم جي آڪسائيڊ LiM2O4؛۽ polyanion قسم LiFePO4، مشهور طور تي استعمال ٿيل ڪيٿوڊ مواد آهن، جن کي، جيتوڻيڪ، حفاظتي مسئلا خاص طور تي تيز گرمي پد تي.انهن مان، زيتون جو ٺهيل LiFePO4 نسبتاً محفوظ آهي، جيڪو 400°C تائين مستحڪم آهي، جڏهن ته LiCoO2 250°C تي سڙڻ شروع ٿئي ٿو.LiFePO4 جي بهتر حفاظت جو سبب اهو آهي ته سڀئي آڪسيجن آئنز P5+ سان مضبوط ڪوولنٽ بانڊ ٺاهيندا آهن PO43− tetrahedral polyanions ٺاهيندا آهن، جيڪي پوري ٽي-dimensional فريم ورڪ کي مستحڪم ڪن ٿا ۽ ٻين ڪيٿوڊ مواد جي مقابلي ۾ بهتر استحڪام فراهم ڪن ٿا، جيتوڻيڪ اتي اڃا به موجود آهن. ڪجهه بيٽري فائر حادثا رپورٽ ڪيا ويا آهن.وڏي حفاظت جو خدشو پيدا ٿئي ٿو انهن ڪيٿوڊ مواد جي اوچائي درجه حرارت تي ختم ٿيڻ ۽ هڪ ئي وقت ۾ آڪسيجن ڇڏڻ، جيڪو گڏجي دھڻ ۽ ڌماڪي جو سبب بڻجي سگھي ٿو، بيٽري جي حفاظت کي سنجيده سمجھوتو.مثال طور، پرت ٿيل آڪسائيڊ LiNiO2 جي ڪرسٽل ڍانچي غير مستحڪم آهي ڇاڪاڻ ته Ni2+ جي وجود جي ڪري، جنهن جي آئنڪ سائيز Li+ جي برابر آهي.ختم ٿيل ليxNiO2 (x< 1) وڌيڪ مستحڪم اسپنل قسم جي مرحلي LiNi2O4 (اسپنل) ۽ راڪسالٽ قسم جي NiO ۾ تبديل ٿيڻ جو رجحان رکي ٿو، جنهن ۾ آڪسيجن مائع اليڪٽرولائيٽ ۾ 200°C تي رليز ٿئي ٿي، جنهن جي ڪري اليڪٽرولائٽ ڪوبسشن ٿئي ٿي.
انهن ڪيٿوڊ مواد جي حرارتي استحڪام کي بهتر بڻائڻ لاءِ ڪافي ڪوششون ڪيون ويون آهن ايٽم ڊوپنگ ۽ سطح جي حفاظتي ڪوٽنگن ذريعي.
ائٽم ڊوپنگ خاص طور تي پرت ٿيل آڪسائيڊ مواد جي حرارتي استحڪام کي وڌائي سگھي ٿو نتيجي ۾ مستحڪم ڪرسٽل ڍانچي جي ڪري.LiNiO2 يا Li1.05Mn1.95O4 جي حرارتي استحڪام کي خاص طور تي بهتر ڪري سگهجي ٿو Ni يا Mn جي جزوي متبادل سان ٻين ڌاتو ڪيشن، جهڙوڪ Co، Mn، Mg، ۽ Al.LiCoO2 لاءِ، ڊوپنگ ۽ ملائيندڙ عناصر جو تعارف جيئن ته ني ۽ ايم اين ڊمپوزيشن شروع ٿيندڙ گرمي پد کي تيزيءَ سان وڌائي سگھي ٿو.Tdec، جڏهن ته تيز گرمي پد تي اليڪٽرولائٽ سان رد عمل کان پاسو ڪرڻ.بهرحال، عام طور تي ڪيٿوڊ حرارتي استحڪام ۾ اضافو خاص صلاحيت ۾ قرباني سان گڏ ايندا آهن.هن مسئلي کي حل ڪرڻ لاءِ، ريچارجبل ليٿيم بيٽرين لاءِ ڪنسنٽريشن-گريڊئينٽ ڪيٿوڊ مواد تيار ڪيو ويو آهي جنهن تي ٻڌل ليٿيم نڪيل ڪوبالٽ مينگنيز آڪسائيڊ (تصوير 4A) .هن مواد ۾، هر ذري ۾ هڪ Ni-rich مرڪزي بلڪ ۽ هڪ Mn-ريچ ٻاهرئين پرت آهي، جنهن ۾ Ni ڪنسنٽريشن گهٽجي ٿو ۽ Mn ۽ Co جي ڪنسنٽريشن وڌندي وڃي جيئن مٿاڇري تي پهچي وڃي (تصوير 4B).اڳوڻي اعلي ظرفيت مهيا ڪري ٿي، جڏهن ته بعد ۾ حرارتي استحڪام کي بهتر بڻائي ٿو.هي ناول ڪيٿوڊ مواد بيٽرين جي حفاظت کي بهتر ڪرڻ لاءِ ڏيکاريو ويو آهي بغير انهن جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل ڪارڪردگي سان سمجهوتو ڪرڻ (تصوير 4 سي).
تصوير 4 اسٽيج 2 ۾ مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ حڪمت عمليون: قابل اعتماد ڪيٿوڊس.
(الف) هڪ مثبت اليڪٽرروڊ ذرڙي جو اسڪيمي ڊاگرام هڪ Ni-rich core سان جنهن جي چوڌاري ڪنسنٽريشن-گريڊائنٽ ٻاهرئين پرت آهي.هر ذرڙي ۾ هڪ Ni-rich مرڪزي بلڪ Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 ۽ هڪ Mn-ريچ ٻاهرئين پرت [Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2] آهي جنهن ۾ Ni ڪنسنٽريشن گهٽجي ٿو ۽ Mn ۽ Co ڪنسنٽريشن وڌي ٿو. جيئن مٿاڇري تي پهچي وڃي.اڳوڻي اعلي ظرفيت مهيا ڪري ٿي، جڏهن ته بعد ۾ حرارتي استحڪام کي بهتر بڻائي ٿو.سراسري جوڙجڪ Li(Ni0.68Co0.18Mn0.18)O2 آهي.هڪ عام ذرات جو اسڪيننگ اليڪٽران مائڪرو گراف پڻ ساڄي پاسي ڏيکاريل آهي.(ب) اليڪٽران-پروب ايڪس-ري مائڪرو اينالائسز جا نتيجا فائنل لائيٽيڊ آڪسائيڊ Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2.انٽرليئر ۾ ني، ايم، ۽ ڪو جي بتدريج ڪنسنٽريشن تبديليون پڌريون آهن.ني ڪنسنٽريشن گھٽجي ٿو، ۽ Co ۽ Mn ڪنسنٽريشن سطح ڏانھن وڌي ٿو.(سي) ڊفرنشل اسڪيننگ ڪيلوريميٽري (DSC) ٽريسز اليڪٽرولائيٽ جي رد عمل مان گرميءَ جي وهڪري کي ڏيکاريندي ڪنسنٽريشن-گريڊائنٽ مواد Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2، Ni-rich مرڪزي مواد Li(Ni0.8Co0.1Mn0. 1) O2، ۽ Mn سان ڀريل ٻاهرين پرت [Li(Ni0.46Co0.23Mn0.31)O2].مواد کي چارج ڪيو ويو 4.3 V. (A)، (B)، ۽ (C) اسپرنگر فطرت جي اجازت سان ٻيهر تيار ڪيا ويا آهن.(ڊي) کاٻي: ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪرو اسڪوپي (TEM) AlPO4 nanoparticle-coated LiCoO2 جي روشن فيلڊ تصوير؛توانائي منتشر ايڪس ري اسپيڪٽروميٽري ڪوٽنگ پرت ۾ Al ۽ P اجزاء جي تصديق ڪري ٿي.ساڄي: هاءِ ريزوليوشن TEM تصوير ڏيکاريندي AlPO4 نانو پارٽيڪلز (~ 3 nm قطر ۾) نانوسڪيل ڪوٽنگ پرت ۾؛تير AlPO4 پرت ۽ LiCoO2 جي وچ ۾ انٽرفيس کي ظاهر ڪن ٿا.(اي) کاٻي: 12-V اوور چارج ٽيسٽ کان پوءِ هڪ ننگي LiCoO2 ڪيٿوڊ تي مشتمل هڪ سيل جي تصوير.سيل کي ساڙيو ويو ۽ ان وولٹیج تي ڌماڪو ٿيو.ساڄي: 12-V اوور چارج ٽيسٽ کان پوءِ AlPO4 nanoparticle-coated LiCoO2 تي مشتمل سيل جي تصوير.(ڊي) ۽ (اي) جان ولي اينڊ سنز جي اجازت سان ٻيهر تيار ڪيا ويا آهن.
حرارتي استحڪام کي بهتر ڪرڻ لاءِ هڪ ٻي حڪمت عملي اها آهي ته ڪيٿوڊ مواد کي حرارتي طور تي مستحڪم Li+ ڪمپائونڊز جي حفاظتي پتلي پرت سان گڏ ڪيو وڃي، جيڪو ڪيٿوڊ مواد جي اليڪٽرولائيٽ سان سڌي رابطي کي روڪي سگهي ٿو ۽ اهڙيءَ طرح پاسي جي رد عمل ۽ گرمي جي پيداوار کي گهٽائي ٿو.ڪوٽنگون يا ته غير نامياتي فلمون ٿي سگھن ٿيون [مثال طور، ZnO، Al2O3، AlPO4، AlF3، وغيره.]، جيڪي Lithiated ٿيڻ کان پوءِ لي آئن کي هلائي سگھن ٿيون (تصوير 4، ڊي ۽ اي)، يا نامياتي فلمون، جهڙوڪ پولي (ڊائيليڊميٿيلمونيم کلورائڊ)، حفاظتي فلمون جيڪي ٺهيل آهن γ-butyrolactone additives، ۽ multicomponent additives (جنهن ۾ vinylene carbonate، 1,3-propylene sulfite، and dimethylacetamide) شامل آهن.
مثبت درجه حرارت جي کوٽائي سان ڪوٽنگ متعارف ڪرائڻ پڻ ڪيٿوڊ جي حفاظت کي وڌائڻ لاءِ ڪارائتو آهي.مثال طور، Poly(3-decylthiophene)-coated LiCoO2 ڪيٿوڊس اليڪٽرڪ ڪيميڪل رد عمل ۽ پاسي جي رد عمل کي بند ڪري سگهن ٿا هڪ ڀيرو گرمي پد >80 °C تائين وڌي وڃي ٿي، جيئن ته ڪنڊڪٽو پوليمر پرت تيزيءَ سان انتهائي مزاحمتي حالت ۾ تبديل ٿي سگهي ٿي.هائپر برانچ ٿيل آرڪيٽيڪچر سان پاڻمرادو ختم ٿيل اوليگومر جي ڪوٽنگ پڻ ڪيٿوڊ پاسي کان بيٽري کي بند ڪرڻ لاءِ حرارتي طور تي جوابي بلاڪنگ پرت جي طور تي ڪم ڪري سگھي ٿي.
Thermally switchable موجوده ڪليڪٽر.اسٽيج 2 تي بيٽري جي گرمي پد وڌڻ دوران اليڪٽرڪ ڪيميڪل رد عمل کي بند ڪرڻ موثر طريقي سان درجه حرارت کي اڳتي وڌڻ کان روڪي سگھي ٿو.ھڪڙو تيز ۽ موٽڻ وارو thermoresponsive پوليمر سوئچنگ (TRPS) اندروني طور تي موجوده ڪليڪٽر ۾ شامل ڪيو ويو آھي (تصوير 5A) .TRPS پتلي فلم تي مشتمل آهي conductive graphene-coated spiky nanostructured nickel (GrNi) ذرڙن تي مشتمل آهي conductive filler ۽ هڪ PE ميٽرڪس سان گڏ هڪ وڏي حرارتي توسيع جي گنجائش (α ~ 10−4 K−1).جيئن ٺهيل پوليمر جامع فلمون ڪمري جي گرمي پد تي اعلي چالڪتا (σ) ڏيکارين ٿيون، پر جڏهن درجه حرارت سوئچنگ جي درجه حرارت جي ويجهو اچي ٿي (Ts)، پوليمر حجم جي توسيع جي نتيجي ۾ 1 سيڪنڊن جي اندر 7 کان 8 آرڊر جي شدت گھٽائي ٿي، جيڪو چالاڪ ذرات کي جدا ڪري ٿو ۽ چالاڪ رستا ٽوڙي ٿو (تصوير 5B).فلم فوري طور تي موصل ٿي ويندي آهي ۽ اهڙيء طرح بيٽري آپريشن کي ختم ڪري ٿو (تصوير 5 سي).اهو عمل تمام گهڻو پوئتي موٽڻ وارو آهي ۽ ڪارڪردگي سان سمجهوتو ڪرڻ کان سواءِ ڪيترن ئي گرمي پد جي واقعن کان پوءِ به ڪم ڪري سگهي ٿو.
تصوير 5 اسٽيج 2 ۾ مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ حڪمت عمليون.
(الف) TRPS موجوده ڪليڪٽر جي تھرمل سوئچنگ ميڪانيزم جو اسڪيمياتي مثال.محفوظ بيٽري ۾ هڪ يا ٻه موجوده ڪليڪٽر آهن جيڪي هڪ پتلي TRPS پرت سان گڏ ٿيل آهن.اهو عام طور تي ڪمري جي حرارت تي ڪم ڪري ٿو.جڏهن ته، تيز گرمي پد يا وڏي ڪرنٽ جي صورت ۾، پوليمر ميٽرڪس وڌندو آهي، اهڙيءَ طرح چالاڪ ذرات کي جدا ڪري ٿو، جيڪو ان جي چالکائي کي گهٽائي سگهي ٿو، ان جي مزاحمت کي تمام گهڻو وڌائي ٿو ۽ بيٽري کي بند ڪري ٿو.بيٽري جي جوڙجڪ اهڙيء طرح نقصان کان سواء محفوظ ڪري سگهجي ٿو.ٿڌي ٿيڻ تي، پوليمر سڪي ٿو ۽ اصل موڙيندڙ رستا حاصل ڪري ٿو.(ب) مختلف TRPS فلمن جي مزاحمتي تبديليون درجه حرارت جي ڪم جي طور تي، جن ۾ PE/GrNi مختلف GrNi لوڊشيڊنگ سان ۽ PP/GrNi 30٪ (v/v) GrNi جي لوڊشيڊنگ سان.(سي) 25 ° C ۽ بند جي وچ ۾ محفوظ LiCoO2 بيٽري سائيڪل جي گنجائش جو خلاصو.70 ° C تي ويجھي صفر جي گنجائش مڪمل بند ٿيڻ جو اشارو ڏئي ٿي.(A)، (B) ۽ (C) اسپرنگر نيچر جي اجازت سان ٻيهر تيار ڪيا ويا آهن.(D) LIBs لاءِ microsphere-based shutdown تصور جي اسڪيميٽ نمائندگي.اليڪٽروڊز کي thermoresponsive microspheres سان ڪم ڪيو ويندو آهي، جيڪي، هڪ نازڪ اندروني بيٽري جي گرمي پد کان مٿي، هڪ حرارتي منتقلي (پگھل) کان گذرندا آهن.پگھليل ڪيپسول اليڪٽرروڊ جي مٿاڇري تي کوٽ ڪري، هڪ آئنيڪل موصلي واري رڪاوٽ ٺاهي ۽ بيٽري سيل کي بند ڪري ڇڏي.(اي) 94٪ ايلومينا ذرڙن ۽ 6٪ اسٽائرين-بوٽاڊين ربر (SBR) بائنر تي مشتمل هڪ پتلي ۽ خود بيٺل غير نامياتي جامع جھلي کي حل ڪرڻ واري طريقي سان تيار ڪيو ويو.ساڄي: غير نامياتي جامع جدا ڪندڙ ۽ پي اي جدا ڪندڙ جي حرارتي استحڪام کي ڏيکاريندڙ تصويرون.جدا ڪندڙ 130 ° C تي 40 منٽ لاء منعقد ڪيا ويا.PE خاص طور تي ڊاٽ ٿيل چورس واري علائقي مان ڇڪجي ويو.بهرحال، جامع جدا ڪندڙ واضح ڇڪڻ نه ڏيکاريو.Elsevier کان اجازت سان ٻيهر تيار ڪيو ويو.(F) ڪجهه تيز پگھلندڙ گرمي پد پوليمر جي ماليڪيولر ڍانچي کي جدا ڪندڙ مواد جي طور تي گھٽ تيز گرمي پد جي ڇڪڻ سان.مٿي: polyimide (PI).وچون: سيلولوز.هيٺيون: poly(butylene) terephthalate.(G) کاٻي: PI جي DSC اسپيڪٽرا جو مقابلو PE ۽ PP ڌار ڪندڙ سان؛PI ڌار ڪندڙ 30 ° کان 275 ° C تائين درجه حرارت جي حد تي شاندار حرارتي استحڪام ڏيکاري ٿو.ساڄي طرف: ڊجيٽل ڪئميرا فوٽوز هڪ تجارتي جدا ڪندڙ جي ويٽبلٽي ۽ هڪ پروپلين ڪاربونيٽ اليڪٽرولائٽ سان گڏ ٺهيل پي آءِ جدا ڪندڙ.آمريڪي ڪيميائي سوسائٽي جي اجازت سان ٻيهر تيار ڪيو ويو.
حرارتي بند ڌار ڌار ڪندڙ.اسٽيج 2 دوران بيٽرين کي حرارتي ڀڄڻ کان روڪڻ لاءِ هڪ ٻي حڪمت عملي آهي لي آئنز جي وهڪري واري رستي کي جدا ڪندڙ ذريعي بند ڪرڻ.جدا ڪندڙ LIBs جي حفاظت لاءِ اھم جز آھن، ڇاڪاڻ ته اھي تيز توانائي واري ڪيٿوڊ ۽ انوڊ مواد جي وچ ۾ سڌي برقي رابطي کي روڪيندا آھن جڏھن ته آئنڪ ٽرانسپورٽ کي اجازت ڏيندا آھن.PP ۽ PE سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيل مواد آهن، پر انهن ۾ خراب حرارتي استحڪام آهي، پگھلڻ واري پوائنٽن سان ~ 165 ° ۽ ~ 135 ° C، ترتيب سان.تجارتي LIB لاءِ، PP/PE/PP ٽريلر ڍانچي سان جدا ڪندڙ اڳ ۾ ئي ڪمرشلائيز ٿي چڪا آھن، جتي PE ھڪ حفاظتي وچين پرت آھي.جڏهن بيٽري جو اندروني گرمي پد هڪ نازڪ درجه حرارت (~ 130 ° C) کان مٿي وڌي وڃي ٿو، ته porous PE پرت جزوي طور تي پگھلجي ٿي، فلم جي پورز کي بند ڪري ٿي ۽ مائع اليڪٽرولائيٽ ۾ آئنز جي لڏپلاڻ کي روڪي ٿي، جڏهن ته پي پي پرت اندروني کان بچڻ لاءِ مشيني مدد فراهم ڪري ٿي. مختصر ڪرڻمتبادل طور تي، LIB جو حرارتي طور تي بند ٿيل بند پڻ حاصل ڪري سگھجي ٿو thermoresponsive PE يا paraffin wax microspheres کي استعمال ڪندي بيٽري انوڊس يا جدا ڪندڙ جي حفاظتي پرت جي طور تي.جڏهن اندروني بيٽري جو گرمي پد هڪ نازڪ قدر تي پهچي ٿو، ته مائڪرو اسپيرس ڳري ويندا آهن ۽ انوڊ/سيپريٽر کي هڪ غير پارميبل رڪاوٽ سان گڏ، لي آئن ٽرانسپورٽ کي روڪيندا آهن ۽ سيل کي مستقل طور تي بند ڪري ڇڏيندا آهن (تصوير 5D).
اعلي حرارتي استحڪام سان جدا ڪندڙ.بيٽري جدا ڪندڙ جي حرارتي استحڪام کي بهتر ڪرڻ لاء، گذريل ڪيترن ئي سالن ۾ ٻه طريقا ٺاهيا ويا آهن:
(1) سيرامڪ-وڌايل جدا ڪندڙ، جيڪي يا ته سڌو ڪوٽنگ ذريعي يا سيرامڪ پرت جي سطح تي واڌ ويجهه ذريعي ٺاهيا ويا آهن جهڙوڪ SiO2 ۽ Al2O3 موجوده پوليوليفن جدا ڪندڙ سطحن تي يا پوليمرڪ مواد ۾ شامل ڪيل سيرامڪ پائوڊر (تصوير 5E)، تمام اعلي پگھلڻ پوائنٽ ۽ اعلي مشيني طاقت ڏيکاريو ۽ پڻ نسبتا اعلي حرارتي چالکائي آهي.هن حڪمت عملي جي ذريعي ٺاهيل ڪجهه جامع جداڪارن کي تجارتي ڪيو ويو آهي، جهڙوڪ Separion (هڪ واپار جو نالو).
(2) جدا ڪندڙ مواد کي polyolefin کان تيز پگھلڻ واري درجه حرارت واري پوليمر ۾ تبديل ڪرڻ سان گرم ڪرڻ تي گهٽ ڇڪڻ سان، جهڙوڪ پوليمائيڊ، سيلولوز، پولي (بيٽيلين) ٽيريفٿليٽ، ۽ ٻيا هڪجهڙائي واري پولي (ايسٽرز)، حرارتي استحڪام کي بهتر ڪرڻ لاءِ هڪ ٻي اثرائتي حڪمت عملي آهي. جدا ڪندڙ (تصوير 5F).مثال طور، پوليمائيڊ هڪ ٿرموسيٽنگ پوليمر آهي جنهن کي وڏي پيماني تي هڪ پرجوش متبادل سمجهيو ويندو آهي ڇاڪاڻ ته ان جي بهترين حرارتي استحڪام (400 ° سي کان وڌيڪ مستحڪم)، سٺي ڪيميائي مزاحمت، اعلي تنن جي طاقت، سٺي اليڪٽرولائيٽ ويٽيبلٽي، ۽ شعله ريٽارنسي (تصوير 5 جي) .
بيٽري پيڪيجز کولنگ فنڪشن سان.ڊيوائس اسڪيل تھرمل مئنيجمينٽ سسٽم جيڪي هوا جي گردش يا مائع کولنگ ذريعي فعال ڪيا ويا آھن بيٽري جي ڪارڪردگي کي بھتر ڪرڻ ۽ گرمي پد جي واڌ کي سست ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو آھي.ان کان علاوه، مرحلو-تبديلي واري مواد جهڙوڪ پيرافين موم کي بيٽري پيڪ ۾ ضم ڪيو ويو آهي گرمي سنڪ جي طور تي ڪم ڪرڻ لاءِ انهن جي درجه حرارت کي ضابطو ڪرڻ لاءِ ، تنهن ڪري حرارت جي غلط استعمال کان پاسو ڪيو وڃي.
اسٽيج 3 ۾ مسئلن کي حل ڪرڻ (آتش ۽ ڌماڪي)
گرمي، آڪسيجن، ۽ ٻارڻ، "فائر ٽرينگل" طور سڃاتو وڃي ٿو، اڪثر باهه لاء ضروري اجزاء آهن.اسٽيج 1 ۽ 2 دوران پيدا ٿيندڙ گرمي ۽ آڪسيجن جي جمع ٿيڻ سان، ٻارڻ (يعني انتهائي ٻرندڙ اليڪٽرولائٽس) پاڻمرادو جلڻ شروع ٿي ويندا.اليڪٽرولائيٽ سولوينٽس جي باھ جي گھٽتائي کي گھٽائڻ بيٽري جي حفاظت ۽ LIBs جي وڌيڪ وڏي پيماني تي ايپليڪيشنن لاء ضروري آھي.
شعاع-retardant additives.زبردست تحقيق جون ڪوششون وقف ڪيون ويون آهن شعاع-retardant additives جي ترقي لاءِ مائع اليڪٽرولائٽس جي flammability کي گهٽائڻ لاءِ.مائع اليڪٽرولائٽس ۾ استعمال ٿيندڙ شعلا-retardant additives جي اڪثريت نامياتي فاسفورس مرکبات يا نامياتي halogenated مرکبات تي ٻڌل آهن.جيئن ته هيلوجنز ماحول ۽ انساني صحت لاءِ خطرناڪ آهن، ان ڪري نامياتي فاسفورس مرکبات شعلا ريٽارڊنٽ اضافو جي طور تي وڌيڪ اميد رکندڙ اميدوار آهن ڇاڪاڻ ته انهن جي اعلي شعاع کي روڪڻ جي صلاحيت ۽ ماحولياتي دوستي جي ڪري.عام نامياتي فاسفورس مرکبات ۾ شامل آهن trimethyl phosphate، triphenyl phosphate، bis (2-methoxyethoxy) methylallylphosphonate، tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite، (ethoxy) pentafluorocyclotrilneethylenephosphate، وغيره.تصوير 6A).انهن فاسفورس تي مشتمل مرکبات جي شعله ريٽارڊيشن اثرن جو ميکانيزم عام طور تي مڃيو وڃي ٿو ته هڪ ڪيميائي ريڊيڪل-اسڪيونگنگ عمل آهي.دھڪائڻ دوران، فاسفورس تي مشتمل ماليڪيولز فاسفورس تي مشتمل آزاد ريڊيڪل نسلن کي ختم ڪري سگھن ٿا، جيڪي پوءِ ختم ڪري سگھن ٿا ريڊيڪلز (مثال طور، ايڇ ۽ او ايڇ ريڊيڪلز) جيڪي زنجير جي رد عمل جي پروپيگيشن دوران پيدا ٿيل آھن جيڪي مسلسل دھڻ جا ذميوار آھن.تصوير 6، بي ۽ سي).بدقسمتي سان، انهن فاسفورس تي مشتمل شعل retardants جي اضافي سان flammability ۾ گهٽتائي electrochemical ڪارڪردگي جي خرچ تي اچي ٿو.ھن واپار کي بھتر ڪرڻ لاءِ، ٻين محققن پنھنجي ماليڪيولر ڍانچي ۾ ڪجھ تبديليون ڪيون آھن: (i) الڪائل فاسفيٽس جي جزوي فلورينيشن انھن جي گھٽتائي واري استحڪام ۽ سندن شعاع جي ريٽرنسي اثر کي بھتر ڪري سگھي ٿي؛(ii) انهن مرکبن جو استعمال جنهن ۾ حفاظتي فلم ٺاهڻ ۽ شعلا کي روڪڻ واريون خاصيتون آهن، جهڙوڪ bis(2-methoxyethoxy) methylallylphosphonate، جتي ايليلڪ گروپ پوليمرائيز ڪري سگهن ٿا ۽ گرافائٽ جي سطحن تي هڪ مستحڪم SEI فلم ٺاهي سگهن ٿا، اهڙيءَ طرح مؤثر طريقي سان خطرناڪ طرفن کي روڪيو وڃي ٿو. ردعمل؛(iii) P(V) فاسفيٽ کي P(III) فاسفائٽس ۾ تبديل ڪرڻ، جيڪي SEI ٺهڻ کي آسان بڻائين ٿيون ۽ خطرناڪ PF5 کي غير فعال ڪرڻ جي قابل آهن [مثال طور، ٽريس(2,2,2-trifluoroethyl) فاسفائيٽ]؛۽ (iv) آرگنوفاسفورس اضافو کي تبديل ڪرڻ سان cyclic phosphazenes، خاص طور تي fluorinated cyclophosphazene، جنهن کي وڌايو ويو آهي برقي ڪيميائي مطابقت.
تصوير 6 اسٽيج 3 ۾ مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ حڪمت عمليون.
(الف) شعلا-retardant additives جي عام ماليڪيولر جوڙجڪ.(ب) انهن فاسفورس تي مشتمل مرکبات جي شعله ريٽارٽيشن اثرات لاءِ ميکانيزم عام طور تي هڪ ڪيميائي ريڊيڪل-اسڪيونگنگ عمل سمجهيو ويندو آهي، جيڪو گئس جي مرحلي ۾ دھشت جي رد عمل جي ذميوار ريڊيڪل زنجير رد عمل کي ختم ڪري سگهي ٿو.TPP، triphenyl phosphate.(سي) عام ڪاربونيٽ اليڪٽرولائٽ جي خود بجھائڻ واري وقت (SET) کي ٽريفنيل فاسفيٽ جي اضافي سان خاص طور تي گھٽائي سگھجي ٿو.(ڊي) LIBs لاءِ تھرمل-ٽريگرڊ شعل-رٽارڊنٽ پراپرٽيز سان "سمارٽ" اليڪٽررو اسپن ڌار ڪندڙ جو اسڪيميٽ.فري اسٽينڊ سيپريٽر بنيادي شيل جي جوڙجڪ سان مائڪرو فائيبرز سان ٺهيل آهي، جتي شعلا ريٽارڊنٽ بنيادي آهي ۽ پوليمر شيل آهي.حرارتي محرڪ ٿيڻ تي، پوليمر شيل ڳري ٿو ۽ پوءِ انڪپسول ٿيل شعلا ريٽارڊنٽ اليڪٽرولائيٽ ۾ ڇڏيا وڃن ٿا، اهڙيءَ طرح مؤثر طريقي سان اليڪٽرولائٽس جي اگنيشن ۽ جلڻ کي دٻائي ٿو.(E) TPP@PVDF-HFP microfibers جي SEM تصوير ايچنگ کان پوءِ واضح طور تي ظاهر ڪري ٿي انهن جي بنيادي شيل جي جوڙجڪ.اسڪيل بار، 5 μm.(F) LIBs لاءِ غير آتشي اليڪٽرولائٽس طور استعمال ٿيل ڪمري جي گرمي پد آئنڪ مائع جي عام ماليڪيولر جوڙجڪ.(G) PFPE جو ماليڪيولر ڍانچو، ھڪڙو غير آتش گير پرفلوورينٽ ٿيل پي اي او اينالاگ.پوليمر زنجيرن جي ٽرمينل تي ٻه ميٿيل ڪاربونيٽ گروپ تبديل ڪيا ويا آهن ته جيئن موجوده بيٽري سسٽم سان ماليڪيولز جي مطابقت کي يقيني بڻائي سگهجي.
اهو ياد رکڻ گهرجي ته اليڪٽرولائٽ جي گھٽتائي واري flammability ۽ سيل جي ڪارڪردگي جي وچ ۾ هميشه هڪ واپار بند آهي، فهرست ڏنل اضافو لاء، جيتوڻيڪ اهو سمجهوتو مٿين ماليڪيول ڊيزائن ذريعي بهتر ڪيو ويو آهي.هن مسئلي کي حل ڪرڻ لاءِ هڪ ٻي تجويز ڪيل حڪمت عملي ۾ شامل آهي شعلا ريٽارڊنٽ کي مائڪرو فائيبر جي حفاظتي پوليمر شيل جي اندر شامل ڪرڻ، جن کي وڌيڪ اسٽيڪ ڪيو ويو آهي ته جيئن هڪ غير بنويل جدا ڪندڙ (تصوير 6D) .LIBs لاءِ هڪ ناول اليڪٽررو اسپن نان وون مائڪرو فائيبر ڌار ڪندڙ تھرمل-ٽريگرڊ شعلا-رٽارڊنٽ ملڪيتن سان ٺاھيو ويو.حفاظتي پوليمر شيل جي اندر شعلي ريٽارڊنٽ جي انڪپسوليشن کي شعله ريٽارڊنٽ کي اليڪٽرولائيٽ جي سڌي نمائش کي روڪي ٿو ، بيٽري جي اليڪٽررو ڪيميڪل ڪارڪردگي تي ريٽارڊنٽ کان منفي اثرن کي روڪي ٿو (تصوير 6E).تنهن هوندي، جيڪڏهن LIB بيٽري جو حرارتي ڀڄڻ ٿئي ٿو، پولي (vinylidenefluoride-hexafluoro propylene) copolymer (PVDF-HFP) شيل پگھلندو جيئن درجه حرارت وڌندو.پوءِ encapsulated triphenyl phosphate شعلہ retardant اليڪٽرولائٽ ۾ جاري ڪيو ويندو، اھڙيءَ طرح مؤثر طور تي انتهائي ٻرندڙ اليڪٽرولائٽس جي جلن کي دٻائيندي.
هڪ "نمڪ-مرڪوز اليڪٽرولائٽ" تصور پڻ هن پريشاني کي حل ڪرڻ لاء تيار ڪيو ويو.اهي باهه وسائيندڙ نامياتي اليڪٽرولائٽس ريچارجبل بيٽرين لاءِ LiN(SO2F)2 تي مشتمل هونديون آهن لوڻ جي طور تي ۽ هڪ مشهور شعلا ريٽارڊنٽ ٽرميٿائل فاسفيٽ (TMP) جو واحد محلول آهي.انوڊ تي هڪ مضبوط لوڻ مان نڪتل غير نامياتي SEI جو غير معمولي ٺهڻ مستحڪم برقي ڪيميائي ڪارڪردگي لاءِ اهم آهي.هن نئين حڪمت عملي کي وڌائي سگھجي ٿو ٻين مختلف شعلا retardants تائين ۽ محفوظ LIBs لاءِ نئين شعلا-retardant محلولن کي ترقي ڪرڻ لاءِ هڪ نئون رستو کوليو وڃي.
غير آتش گير مائع اليڪٽرولائٽس.اليڪٽرولائيٽ جي حفاظت جي مسئلن جو هڪ حتمي حل اندروني طور تي غير آتش اليڪٽرولائٽس کي ترقي ڪرڻ هوندو.غير آتش گير اليڪٽرولائٽس جو هڪ گروپ جنهن جو وسيع مطالعو ڪيو ويو آهي ionic liquids، خاص طور تي ڪمري جي گرمي پد جي ionic liquids، جيڪي غير آتش (200 ° C کان هيٺان وانپ جو دٻاءُ نه سڃاڻڻ وارا) ۽ غير آتش گير آهن ۽ هڪ وسيع درجه حرارت ونڊو آهي (تصوير 6F) .بهرحال، مسلسل تحقيق اڃا به گهربل آهي ته گهٽ شرح جي صلاحيت جي مسئلن کي حل ڪرڻ لاء انهن جي اعلي ويسڪوسيٽي، گهٽ لي ٽرانسفرنس نمبر، ڪيٿوڊڪ يا گهٽتائي عدم استحڪام، ۽ آئنڪ مائع جي اعلي قيمت.
گھٽ ماليڪيولر وزن هائڊرو فلورو ايٽرس غير آتش گير مائع اليڪٽرولائٽس جو هڪ ٻيو طبقو آهي ڇاڪاڻ ته انهن جي بلند يا بغير فليش پوائنٽ، غير آتش گيريت، گهٽ سطح جي تڪرار، گهٽ ويسڪوسيٽي، گهٽ منجمد حرارت وغيره.بيٽري اليڪٽرولائٽس جي معيار کي پورا ڪرڻ لاءِ انهن جي ڪيميائي ملڪيتن کي ترتيب ڏيڻ لاءِ مناسب ماليڪيولر ڊيزائن کي ٺاهيو وڃي.هڪ دلچسپ مثال جيڪو تازو ٻڌايو ويو آهي اهو آهي perfluoropolyether (PFPE)، هڪ perfluorinated polyethylene oxide (PEO) اينالاگ جيڪو پنهنجي غير آتش گيريت جي ڪري مشهور آهي.تصوير 6 جي) .موجوده بيٽري سسٽم سان ماليڪيولز جي مطابقت کي يقيني بڻائڻ لاءِ PFPE زنجيرن (PFPE-DMC) جي ٽرمينل گروپن تي ٻه ميٿيل ڪاربونيٽ گروپ تبديل ڪيا ويا آهن.اهڙيء طرح، PFPEs جي غير آتشي ۽ حرارتي استحڪام کي خاص طور تي LIBs جي حفاظت کي بهتر بڻائي سگھي ٿو، جڏهن ته منفرد سالمياتي ساخت جي ڊيزائن جي ڪري اليڪٽرولائٽ ٽرانسفرنس نمبر وڌائي ٿي.
اسٽيج 3 آخري آهي پر خاص طور تي انتهائي اهم مرحلو حرارتي ڀڄڻ واري عمل لاءِ.اهو ياد رکڻ گهرجي ته جيتوڻيڪ وڏيون ڪوششون رياست جي آرٽ مائع اليڪٽرولائٽ جي flammability کي گهٽائڻ لاء وقف ڪيا ويا آهن، سولڊ اسٽيٽ اليڪٽرولائٽس جو استعمال جيڪي غير وولٽائل آهن وڏي واعدو ڏيکاري ٿو.سولڊ اليڪٽرولائٽس بنيادي طور تي ٻن ڀاڱن ۾ ورهائجن ٿيون: غير نامياتي سيرامڪ اليڪٽرولائٽس [سلفائڊس، آڪسائيڊس، نائٽرائڊس، فاسفيٽس وغيره.] ۽ سولڊ پوليمر اليڪٽرولائٽس [لي سالٽ جو پوليمر سان ميلاپ، جهڙوڪ پولي (ايٿيلين آڪسائيڊ)، پوليڪريلونيٽرائل وغيره].مضبوط اليڪٽرولائٽس کي بهتر ڪرڻ لاءِ ڪوششون هتي تفصيل سان بيان نه ڪيون وينديون، ڇاڪاڻ ته هي موضوع اڳ ۾ ئي ڪيترن ئي تازين جائزن ۾ چڱيءَ طرح بيان ڪيو ويو آهي.
OUTLOOK
ماضي ۾، بيٽري جي حفاظت کي بهتر ڪرڻ لاء ڪيترائي ناول مواد ٺاهيا ويا آهن، جيتوڻيڪ اهو مسئلو اڃا تائين مڪمل طور تي حل نه ڪيو ويو آهي.ان کان علاوه، حفاظتي مسئلن جو بنيادي ميڪانيزم هر مختلف بيٽري ڪيمسٽري لاء مختلف آهي.اهڙيء طرح، مختلف بيٽرين لاء ٺهيل مخصوص مواد ٺهيل هجڻ گهرجي.اسان يقين رکون ٿا ته وڌيڪ موثر طريقا ۽ چڱي طرح ٺهيل مواد اڃا تائين دريافت ڪيا وڃن.هتي، اسان مستقبل جي بيٽري جي حفاظت جي تحقيق لاءِ ڪيترن ئي ممڪن هدايتون لسٽ ڪريون ٿا.
پهريون، اهو ضروري آهي ته LIBs جي اندروني صحت جي حالتن کي ڳولڻ ۽ مانيٽر ڪرڻ لاء سيٽو يا آپريٽنگ طريقن ۾ ترقي ڪرڻ.مثال طور، حرارتي ڀڄڻ وارو عمل LIBs جي اندر اندر اندروني درجه حرارت يا دٻاء وڌائڻ سان ويجهي سان لاڳاپيل آهي.بهرحال، بيٽرين جي اندر درجه حرارت جي ورڇ بلڪه پيچيده آهي، ۽ طريقن جي ضرورت آهي صحيح طور تي اليڪٽرولائٽس ۽ اليڪٽرروڊس جي قدرن جي نگراني ڪرڻ لاءِ، گڏوگڏ جدا ڪندڙ.اهڙيءَ طرح، مختلف حصن لاءِ انهن پيٽرولن کي ماپڻ جي قابل هجڻ تشخيص لاءِ اهم آهي ۽ اهڙيءَ طرح بيٽري جي حفاظت جي خطرن کي روڪڻ.
بيٽري جي حفاظت لاءِ الڳ ڪرڻ وارن جي حرارتي استحڪام اهم آهي.جديد ترقي يافته پوليمر اعلي پگھلڻ واري پوائنٽن سان الڳ ڪندڙ جي حرارتي سالميت کي وڌائڻ ۾ اثرائتو آهن.بهرحال، انهن جي مشيني ملڪيت اڃا به گهٽ آهي، بيٽري اسيمبليء جي دوران انهن جي پروسيسنگ کي تمام گهڻو گھٽائي ٿو.ان کان علاوه، قيمت پڻ هڪ اهم عنصر آهي جنهن کي عملي ايپليڪيشنن لاء سمجهيو وڃي.
مضبوط اليڪٽرولائٽس جي ترقي LIBs جي حفاظت جي مسئلن لاء حتمي حل لڳي ٿي.مضبوط اليڪٽرولائٽ بيٽري جي اندروني شارٽنگ جي امڪان کي تمام گهڻو گھٽائي ڇڏيندو، باهه ۽ ڌماڪن جي خطري سان گڏ.جيتوڻيڪ زبردست ڪوششون مضبوط اليڪٽرولائٽس جي ترقي لاءِ وقف ڪيون ويون آهن، انهن جي ڪارڪردگي مائع اليڪٽرولائٽس جي ڀيٽ ۾ تمام گهڻو پوئتي رهي ٿي.غير نامياتي ۽ پوليمر اليڪٽرولائٽس جو مرکب وڏي صلاحيت ڏيکاري ٿو، پر انهن کي نازڪ ڊيزائن ۽ تياري جي ضرورت آهي.اسان زور ڀريون ٿا ته غير نامياتي-پوليمر انٽرفيس جي مناسب ڊيزائن ۽ انهن جي ترتيب جي انجنيئرنگ موثر لي آئن ٽرانسپورٽ لاءِ اهم آهن.
اها ڳالهه نوٽ ڪرڻ گهرجي ته مائع electrolyte صرف بيٽري جو حصو نه آهي ته ٻرندڙ آهي.مثال طور، جڏهن LIBs کي تمام گهڻو چارج ڪيو ويندو آهي، ٻرندڙ لائيٽ ٿيل انوڊ مواد (مثال طور، ليٿ ٿيل گريفائٽ) پڻ هڪ وڏو حفاظتي خدشو آهي.شعلا retardants جيڪي موثر طور تي مضبوط رياستي مواد جي باهه کي روڪي سگهن ٿا انهن جي حفاظت کي وڌائڻ لاءِ تمام گهڻو مطالبو ڪيو ويو آهي.شعلا retardants شايد graphite سان ملائي سگهجي ٿو پوليمر بائنرز يا conductive فريم ورڪ جي صورت ۾.
بيٽري جي حفاظت هڪ بلڪه پيچيده ۽ نفيس مسئلو آهي.بيٽري جي حفاظت جو مستقبل گھري ٿو وڌيڪ ڪوششون بنيادي ميڪانياتي اڀياس ۾ وڌيڪ گہرا سمجھڻ لاءِ وڌيڪ ترقي يافته خاصيتن جي طريقن سان، جيڪي مواد جي ڊيزائن جي رهنمائي ڪرڻ لاءِ وڌيڪ معلومات پيش ڪري سگھن ٿيون.جيتوڻيڪ هي جائزو مواد جي سطح جي حفاظت تي ڌيان ڏئي ٿو، اهو ياد رکڻ گهرجي ته LIBs جي حفاظت واري مسئلي کي حل ڪرڻ لاء هڪ جامع طريقي جي ضرورت آهي، جتي مواد، سيل اجزاء ۽ فارميٽ، ۽ بيٽري ماڊل ۽ پيڪ برابر ڪردار ادا ڪن ٿا بيٽرين کي قابل اعتماد بڻائڻ کان اڳ. اهي مارڪيٽ ۾ ڇڏيا ويا آهن.
حوالا ۽ نوٽس
Kai Liu, Yayuan Liu, DingchangLin, Allen Pei, Yi Cui, Lithium-ion جي بيٽري جي حفاظت لاءِ مواد, Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.aas9820
پوسٽ ٽائيم: جون-05-2021
