নরম প্যাক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ফুলে যাওয়ার কারণগুলির সারাংশ

নরম প্যাক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ফুলে যাওয়ার কারণগুলির সারাংশ

নরম প্যাক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ফুলে যাওয়ার অনেক কারণ রয়েছে। পরীক্ষামূলক গবেষণা এবং উন্নয়ন অভিজ্ঞতার উপর ভিত্তি করে, লেখক লিথিয়াম ব্যাটারি ফুলে যাওয়ার কারণগুলিকে তিনটি বিভাগে বিভক্ত করেছেন: প্রথমত, সাইকেল চালানোর সময় ব্যাটারি ইলেক্ট্রোডের প্রসারণের কারণে পুরুত্বের বৃদ্ধি; দ্বিতীয়টি হল গ্যাস তৈরির জন্য ইলেক্ট্রোলাইটের অক্সিডেশন এবং পচনের ফলে ফোলাভাব। তৃতীয়টি হল প্রক্রিয়াগত ত্রুটি যেমন আর্দ্রতা এবং শিথিল ব্যাটারি প্যাকেজিংয়ের কারণে ক্ষতিগ্রস্থ কোণার কারণে সৃষ্ট ফুলে যাওয়া। বিভিন্ন ব্যাটারি সিস্টেমে, ব্যাটারির বেধ পরিবর্তনের জন্য প্রভাবশালী ফ্যাক্টর ভিন্ন। উদাহরণস্বরূপ, লিথিয়াম টাইটানেট নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড সিস্টেমে, বুলগের প্রধান কারণ হল গ্যাস ড্রাম; গ্রাফাইট নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড সিস্টেমে, ইলেক্ট্রোড প্লেটের পুরুত্ব এবং গ্যাস উত্পাদন উভয়ই ব্যাটারির ফোলাভাবকে উন্নীত করে।

1, ইলেক্ট্রোড প্লেট বেধ পরিবর্তন

গ্রাফাইট নেগেটিভ ইলেকট্রোডের সম্প্রসারণকে প্রভাবিত করে এমন ফ্যাক্টর এবং মেকানিজম নিয়ে আলোচনা

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চার্জিং প্রক্রিয়ার সময় কোষের পুরুত্বের বৃদ্ধি প্রধানত নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের প্রসারণের জন্য দায়ী। ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডের সম্প্রসারণের হার মাত্র 2-4%, এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সাধারণত গ্রাফাইট, আঠালো এবং পরিবাহী কার্বন দ্বারা গঠিত। গ্রাফাইট উপাদানের সম্প্রসারণের হার নিজেই ~10% পর্যন্ত পৌঁছেছে, এবং গ্রাফাইট নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সম্প্রসারণের হারের পরিবর্তনের প্রধান প্রভাবক কারণগুলির মধ্যে রয়েছে: SEI ফিল্ম গঠন, চার্জের অবস্থা (SOC), প্রক্রিয়া পরামিতি এবং অন্যান্য প্রভাবিতকারী কারণগুলি।

(1) SEI ফিল্ম দ্বারা গঠিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির প্রথম চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, ইলেক্ট্রোলাইট গ্রাফাইট কণার কঠিন-তরল ইন্টারফেসে একটি হ্রাস প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়, যা ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠকে আবৃত করে একটি প্যাসিভেশন স্তর (SEI ফিল্ম) গঠন করে। উপাদান। SEI ফিল্ম গঠন উল্লেখযোগ্যভাবে অ্যানোড বেধ বৃদ্ধি করে, এবং SEI ফিল্ম গঠনের কারণে, কোষের বেধ প্রায় 4% বৃদ্ধি পায়। দীর্ঘমেয়াদী সাইক্লিং প্রক্রিয়ার দৃষ্টিকোণ থেকে, বিভিন্ন গ্রাফাইটের শারীরিক গঠন এবং নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের উপর নির্ভর করে, সাইক্লিং প্রক্রিয়ার ফলে SEI দ্রবীভূত হবে এবং নতুন SEI উৎপাদনের গতিশীল প্রক্রিয়া, যেমন ফ্লেক গ্রাফাইটের উচ্চ প্রসারণ হবে। গোলাকার গ্রাফাইটের চেয়ে হার।

(2) চার্জড স্টেট ব্যাটারি সেলের সাইক্লিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, গ্রাফাইট অ্যানোডের আয়তনের প্রসারণ ব্যাটারি সেলের SOC এর সাথে একটি ভাল পর্যায়ক্রমিক কার্যকরী সম্পর্ক প্রদর্শন করে। অর্থাৎ, লিথিয়াম আয়নগুলি গ্রাফাইটে এম্বেড হতে থাকে (ব্যাটারি কোষের SOC বৃদ্ধির সাথে), ভলিউম ধীরে ধীরে প্রসারিত হয়। লিথিয়াম আয়নগুলি গ্রাফাইট অ্যানোড থেকে বিচ্ছিন্ন হওয়ার সাথে সাথে ব্যাটারি কোষের SOC ধীরে ধীরে হ্রাস পায় এবং গ্রাফাইট অ্যানোডের সংশ্লিষ্ট আয়তন ধীরে ধীরে হ্রাস পায়।

(3) প্রক্রিয়া পরামিতিগুলির দৃষ্টিকোণ থেকে, কম্প্যাকশন ঘনত্ব গ্রাফাইট অ্যানোডের উপর একটি উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। ইলেক্ট্রোডের কোল্ড প্রেসিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, গ্রাফাইট অ্যানোড ফিল্ম স্তরে একটি বড় সংকোচনমূলক চাপ তৈরি হয়, যা পরবর্তী উচ্চ-তাপমাত্রা বেকিং এবং ইলেক্ট্রোডের অন্যান্য প্রক্রিয়াগুলিতে সম্পূর্ণরূপে মুক্তি পাওয়া কঠিন। যখন ব্যাটারি সেল সাইক্লিক চার্জিং এবং ডিসচার্জের মধ্য দিয়ে যায়, লিথিয়াম আয়ন সন্নিবেশ এবং বিচ্ছিন্নতা, আঠালোর উপর ইলেক্ট্রোলাইট ফুলে যাওয়ার মতো একাধিক কারণের সম্মিলিত প্রভাবের কারণে, সাইক্লিং প্রক্রিয়া চলাকালীন ঝিল্লির চাপ মুক্তি পায় এবং প্রসারণের হার বৃদ্ধি পায়। অন্যদিকে, কম্প্যাকশন ঘনত্ব অ্যানোড ফিল্ম স্তরের ছিদ্র ক্ষমতা নির্ধারণ করে। ফিল্ম স্তরে ছিদ্রের ক্ষমতা বড়, যা কার্যকরভাবে ইলেক্ট্রোড সম্প্রসারণের আয়তনকে শোষণ করতে পারে। ছিদ্রের ক্ষমতা ছোট, এবং যখন ইলেক্ট্রোড সম্প্রসারণ ঘটে, তখন প্রসারণের দ্বারা উত্পন্ন ভলিউম শোষণ করার জন্য পর্যাপ্ত স্থান থাকে না। এই সময়ে, সম্প্রসারণ শুধুমাত্র ফিল্ম স্তরের বাইরের দিকে প্রসারিত হতে পারে, যা অ্যানোড ফিল্মের আয়তনের প্রসারণ হিসাবে উদ্ভাসিত হয়।

(4) অন্যান্য কারণ যেমন আঠালোর বন্ধন শক্তি (আঠালো, গ্রাফাইট কণা, পরিবাহী কার্বন, এবং সংগ্রাহক এবং তরলের মধ্যে ইন্টারফেসের বন্ধন শক্তি), চার্জ স্রাবের হার, আঠালো এবং ইলেক্ট্রোলাইটের ফোলা ক্ষমতা , গ্রাফাইট কণার আকৃতি এবং স্ট্যাকিং ঘনত্ব, এবং সাইক্লিং প্রক্রিয়া চলাকালীন আঠালো ব্যর্থতার কারণে ইলেক্ট্রোডের পরিমাণ বৃদ্ধি সবই অ্যানোড সম্প্রসারণের উপর একটি নির্দিষ্ট মাত্রার প্রভাব ফেলে।

সম্প্রসারণের হার গণনা:

সম্প্রসারণ হার গণনার জন্য, এক্স এবং ওয়াই দিকগুলিতে অ্যানোড প্লেটের আকার পরিমাপ করতে অ্যানিমে পদ্ধতি ব্যবহার করুন, Z দিক থেকে বেধ পরিমাপ করতে মাইক্রোমিটার ব্যবহার করুন এবং স্ট্যাম্পিং প্লেট এবং বৈদ্যুতিক কোর সম্পূর্ণরূপে চার্জ হওয়ার পরে আলাদাভাবে পরিমাপ করুন।

                                               চিত্র 1 অ্যানোড প্লেট পরিমাপের পরিকল্পিত চিত্র

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সম্প্রসারণের উপর কম্প্যাকশন ঘনত্ব এবং আবরণ গুণমানের প্রভাব

উপাদান হিসাবে কম্প্যাকশন ঘনত্ব এবং আবরণের গুণমান ব্যবহার করে, একটি সম্পূর্ণ ফ্যাক্টর অর্থোগোনাল পরীক্ষামূলক নকশার জন্য তিনটি ভিন্ন স্তর নেওয়া হয়েছিল (যেমনটি সারণী 1 এ দেখানো হয়েছে), অন্যান্য শর্তগুলি প্রতিটি গ্রুপের জন্য একই ছিল।

চিত্র 2 (a) এবং (b) তে দেখানো হয়েছে, ব্যাটারি সেল সম্পূর্ণরূপে চার্জ হওয়ার পরে, X/Y/Z দিক থেকে অ্যানোড শীটের সম্প্রসারণের হার কমপ্যাকশন ঘনত্বের বৃদ্ধির সাথে বৃদ্ধি পায়। যখন কম্প্যাকশন ঘনত্ব 1.5g/cm3 থেকে 1.7g/cm3 পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, তখন X/Y দিকে সম্প্রসারণের হার 0.7% থেকে 1.3% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায় এবং Z দিকের সম্প্রসারণের হার 13% থেকে 18% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। চিত্র 2 (a), থেকে দেখা যায় যে বিভিন্ন কম্প্যাকশন ঘনত্বের অধীনে, X দিকের সম্প্রসারণের হার Y দিকের চেয়ে বেশি। এই ঘটনার প্রধান কারণ মেরু প্লেটের ঠান্ডা চাপ প্রক্রিয়া দ্বারা সৃষ্ট হয়। কোল্ড প্রেসিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, যখন পোলার প্লেট প্রেসিং রোলারের মধ্য দিয়ে যায়, ন্যূনতম প্রতিরোধের আইন অনুসারে, যখন উপাদানটি বাহ্যিক শক্তির শিকার হয়, তখন উপাদান কণাগুলি ন্যূনতম প্রতিরোধের দিক বরাবর প্রবাহিত হবে।

                           চিত্র 2 বিভিন্ন দিকে অ্যানোডের সম্প্রসারণের হার

যখন অ্যানোড প্লেটটি ঠান্ডা চাপা হয়, তখন সর্বনিম্ন প্রতিরোধের দিকটি MD দিকে থাকে (ইলেক্ট্রোড প্লেটের Y দিক, চিত্র 3 এ দেখানো হয়েছে)। এমডি দিক থেকে স্ট্রেস ছেড়ে দেওয়া সহজ, যখন টিডি দিক (ইলেক্ট্রোড প্লেটের X দিক) এর একটি উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, যা ঘূর্ণায়মান প্রক্রিয়ার সময় স্ট্রেস ছেড়ে দেওয়া কঠিন করে তোলে। TD দিকের চাপ এমডি দিক থেকে বেশি। অতএব, ইলেক্ট্রোড শীট সম্পূর্ণরূপে চার্জ হওয়ার পরে, X দিক সম্প্রসারণের হার Y দিকের চেয়ে বেশি। অন্যদিকে, কম্প্যাকশন ঘনত্ব বৃদ্ধি পায় এবং ইলেক্ট্রোড শীটের ছিদ্র ক্ষমতা হ্রাস পায় (চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে)। চার্জ করার সময়, গ্রাফাইট সম্প্রসারণের ভলিউম শোষণ করার জন্য অ্যানোড ফিল্ম স্তরের অভ্যন্তরে পর্যাপ্ত স্থান নেই এবং বাহ্যিক প্রকাশ হল যে ইলেক্ট্রোড শীটটি সামগ্রিকভাবে X, Y, এবং Z দিকগুলিতে প্রসারিত হয়। চিত্র 2 (c) এবং (d) থেকে দেখা যায় যে আবরণের গুণমান 0.140g/1540.25mm2 থেকে 0.190g/1540.25mm2 পর্যন্ত বৃদ্ধি পেয়েছে, X দিকে সম্প্রসারণের হার 0.84% ​​থেকে বেড়ে 1.15% হয়েছে এবং Y দিক সম্প্রসারণের হার 0.89% থেকে বেড়ে 1.05% হয়েছে৷ Z দিক থেকে সম্প্রসারণের হারের প্রবণতা X/Y দিকের বিপরীতে, নিম্নগামী প্রবণতা দেখায়, 16.02% থেকে 13.77%। গ্রাফাইট অ্যানোডের প্রসারণ X, Y, এবং Z দিকনির্দেশে একটি ওঠানামা প্যাটার্ন প্রদর্শন করে এবং আবরণের মানের পরিবর্তন প্রধানত ফিল্মের বেধের উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনে প্রতিফলিত হয়। উপরের অ্যানোড বৈচিত্র্যের প্যাটার্নটি সাহিত্যের ফলাফলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, অর্থাৎ, সংগ্রাহকের পুরুত্ব এবং ফিল্ম পুরুত্বের অনুপাত যত কম হবে, সংগ্রাহকের চাপ তত বেশি হবে।

                       চিত্র 3 অ্যানোড কোল্ড প্রেসিং প্রক্রিয়ার পরিকল্পিত চিত্র

                     চিত্র 4 বিভিন্ন কম্প্যাকশন ঘনত্বের অধীনে শূন্য ভগ্নাংশের পরিবর্তন

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সম্প্রসারণের উপর তামার ফয়েল বেধের প্রভাব

তামার ফয়েল পুরুত্ব এবং আবরণ গুণমান, যথাক্রমে 6 এবং 8 এর তামার ফয়েল পুরুত্বের মাত্রা সহ দুটি প্রভাবক উপাদান নির্বাচন করুন, μm। অ্যানোড আবরণের ভর ছিল যথাক্রমে 0.140g/1, 540.25mm2, এবং 0.190g/1, 540.25mm2। কম্প্যাকশন ঘনত্ব ছিল 1.6g/cm3, এবং অন্যান্য শর্তগুলি পরীক্ষার প্রতিটি গ্রুপের জন্য একই ছিল। পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি চিত্র 5 এ দেখানো হয়েছে। চিত্র 5 (a) এবং (c) থেকে, এটি দেখা যায় যে দুটি ভিন্ন আবরণ গুণাবলীর অধীনে, X/Y দিক 8 μ m তামার ফয়েল অ্যানোড শীটের প্রসারণের হার কম 6 μm এর চেয়ে তামার ফয়েলের পুরুত্ব বৃদ্ধির ফলে এর স্থিতিস্থাপক মডুলাস বৃদ্ধি পায় (চিত্র 6 দেখুন), যা এটির বিকৃতির প্রতিরোধ বাড়ায় এবং অ্যানোড সম্প্রসারণে এর সীমাবদ্ধতা বাড়ায়, ফলে প্রসারণের হার হ্রাস পায়। সাহিত্য অনুসারে, একই আবরণের মানের সাথে, তামার ফয়েলের বেধ বাড়ার সাথে সাথে সংগ্রাহকের পুরুত্বের সাথে ফিল্মের পুরুত্বের অনুপাত বৃদ্ধি পায়, সংগ্রাহকের চাপ হ্রাস পায় এবং ইলেক্ট্রোডের প্রসারণের হার হ্রাস পায়। জেড দিক থেকে, সম্প্রসারণের হার পরিবর্তনের প্রবণতা সম্পূর্ণ বিপরীত। চিত্র 5 (b), থেকে দেখা যায় যে তামার ফয়েলের পুরুত্ব বাড়ার সাথে সাথে প্রসারণের হার বৃদ্ধি পায়; চিত্র 5 (b) এবং (d) এর তুলনা থেকে এটি দেখা যায় যে যখন আবরণের গুণমান 0.140g/1 এবং 540.25mm2 থেকে 0.190g/1540.25mm2 বৃদ্ধি পায়, তখন তামার ফয়েলের পুরুত্ব বৃদ্ধি পায় এবং প্রসারণের হার হ্রাস পায় তামার ফয়েলের পুরুত্ব বৃদ্ধি, যদিও এটির নিজস্ব স্ট্রেস (উচ্চ শক্তি) কমানোর জন্য উপকারী, ফিল্ম স্তরে চাপ বাড়াবে, যা চিত্র 5 (বি) এ দেখানো হিসাবে জেড-দিক প্রসারণের হার বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করবে; আবরণের গুণমান বৃদ্ধির সাথে সাথে, যদিও পুরু তামার ফয়েল ফিল্ম স্তরের চাপ বৃদ্ধিতে একটি প্রচারমূলক প্রভাব ফেলে, এটি ফিল্ম স্তরের বাঁধন ক্ষমতাও বাড়ায়। এই সময়ে, বাঁধাই বল আরও সুস্পষ্ট হয়ে ওঠে এবং জেড-দিক প্রসারণের হার হ্রাস পায়।

চিত্র 5 ভিন্ন কপার ফয়েল পুরুত্ব এবং আবরণ গুণমান সহ অ্যানোডের ফিল্ম সম্প্রসারণের হারে পরিবর্তন

                        চিত্র 6 বিভিন্ন পুরুত্ব সহ তামার ফয়েলের স্ট্রেস-স্ট্রেন কার্ভ

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সম্প্রসারণের উপর গ্রাফাইটের প্রকারের প্রভাব

পরীক্ষার জন্য পাঁচটি ভিন্ন ধরনের গ্রাফাইট ব্যবহার করা হয়েছিল (টেবিল 2 দেখুন), যার আবরণ ভর 0.165g/1540.25mm2, একটি কম্প্যাকশন ঘনত্ব 1.6g/cm3, এবং একটি তামার ফয়েল পুরুত্ব 8 μm। অন্যান্য শর্ত একই, এবং পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি চিত্র 7-এ দেখানো হয়েছে। চিত্র 7 (ক) থেকে, এটি দেখা যায় যে X/Y দিকের বিভিন্ন গ্রাফাইটের সম্প্রসারণের হারের মধ্যে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে, ন্যূনতম 0.27% এবং সর্বোচ্চ 1.14%। Z দিক সম্প্রসারণের হার যথাক্রমে 15.44% এবং 17.47%। যাদের X/Y দিকে বড় প্রসারণ রয়েছে তাদের Z দিক থেকে ছোট প্রসারণ রয়েছে, যা বিভাগ 2.2-এ বিশ্লেষণ করা ফলাফলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। A-1 গ্রাফাইট ব্যবহার করা কোষগুলি 20% এর বিকৃতির হার সহ গুরুতর বিকৃতি দেখায়, যখন কোষের অন্যান্য গ্রুপগুলি বিকৃতি দেখায়নি, এটি নির্দেশ করে যে X/Y প্রসারণের হারের আকার কোষের বিকৃতিতে উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে।

                            চিত্র 7 বিভিন্ন গ্রাফাইট সম্প্রসারণের হার

উপসংহার

(1) কমপ্যাকশন ঘনত্ব বাড়ানোর ফলে সম্পূর্ণ ফিলিং প্রক্রিয়া চলাকালীন X/Y এবং Z দিকনির্দেশে অ্যানোড শীটের প্রসারণ হার বৃদ্ধি পায় এবং X দিক সম্প্রসারণের হার Y দিক থেকে বেশি হয় (X দিক হল অ্যানোড শীটের কোল্ড প্রেসিং প্রক্রিয়া চলাকালীন বেলন অক্ষের দিক এবং Y দিকটি মেশিন বেল্টের দিক)।

(2) আবরণের গুণমান বৃদ্ধির মাধ্যমে, X/Y দিকে সম্প্রসারণের হার বাড়তে থাকে, যখন Z দিকের সম্প্রসারণের হার হ্রাস পায়; আবরণের গুণমান বৃদ্ধির ফলে তরল সংগ্রহে প্রসার্য চাপ বৃদ্ধি পাবে।

(3) বর্তমান সংগ্রাহকের শক্তির উন্নতি X/Y দিকে অ্যানোডের প্রসারণকে দমন করতে পারে।

(4) বিভিন্ন ধরনের গ্রাফাইটের X/Y এবং Z দিকনির্দেশে প্রসারণের হারে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে, X/Y দিকের প্রসারণের আকার কোষের বিকৃতিতে উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে।

2, ব্যাটারি গ্যাস উত্পাদন দ্বারা সৃষ্ট Bulging

ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ গ্যাস উত্পাদন ব্যাটারি বুলিংয়ের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ, এটি ঘরের তাপমাত্রায় সাইক্লিং, উচ্চ-তাপমাত্রা সাইক্লিং বা উচ্চ-তাপমাত্রা সংরক্ষণের সময়ই হোক না কেন, এটি বিভিন্ন মাত্রায় বুলিং গ্যাস উত্পাদন করবে। ব্যাটারির প্রাথমিক চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠে একটি SEI (সলিড ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেস) ফিল্ম তৈরি হবে। নেতিবাচক SEI ফিল্মের গঠন মূলত ইসি (ইথিলিন কার্বনেট) এর হ্রাস এবং পচন থেকে আসে। অ্যালকাইল লিথিয়াম এবং Li2CO3 উৎপাদনের পাশাপাশি প্রচুর পরিমাণে CO এবং C2H4 উৎপন্ন হয়। DMC (ডাইমেথাইল কার্বনেট) এবং EMC (ইথাইল মিথাইল কার্বনেট) দ্রাবকগুলিতেও RLiCO3 এবং ROLI গঠন করে ফিল্ম গঠনের প্রক্রিয়ার সময়, যার সাথে CH4, C2H6, এবং C3H8 এর মতো গ্যাসের পাশাপাশি CO গ্যাসও তৈরি হয়। PC (Propylene carbonate) ভিত্তিক ইলেক্ট্রোলাইটগুলিতে, গ্যাস উত্পাদন তুলনামূলকভাবে বেশি হয়, প্রধানত C3H8 গ্যাস PC হ্রাস দ্বারা উত্পন্ন হয়। লিথিয়াম আয়রন ফসফেট নরম প্যাক ব্যাটারিগুলি প্রথম চক্রের সময় 0.1C এ চার্জ করার পরে সবচেয়ে গুরুতর মুদ্রাস্ফীতি অনুভব করে। উপরের থেকে দেখা যায়, এসইআই গঠনের সাথে প্রচুর পরিমাণে গ্যাস তৈরি হয়, যা একটি অনিবার্য প্রক্রিয়া। অমেধ্যে H2O-এর উপস্থিতি LiPF6-এ P-F বন্ডকে অস্থির করে তুলবে, HF তৈরি করবে, যা এই ব্যাটারি সিস্টেমের অস্থিরতা এবং গ্যাস তৈরির দিকে নিয়ে যাবে। অত্যধিক H2O এর উপস্থিতি Li+ গ্রাস করবে এবং LiOH, LiO2 এবং H2 উৎপন্ন করবে, যার ফলে গ্যাস উৎপাদন হবে। স্টোরেজ এবং দীর্ঘমেয়াদী চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, গ্যাসও তৈরি করা যেতে পারে। সিল করা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য, প্রচুর পরিমাণে গ্যাসের উপস্থিতি ব্যাটারিকে প্রসারিত করতে পারে, যার ফলে এর কার্যকারিতা প্রভাবিত করে এবং এর পরিষেবা জীবনকে ছোট করে। ব্যাটারি স্টোরেজের সময় গ্যাস তৈরির প্রধান কারণগুলি নিম্নরূপ: (1) ব্যাটারি সিস্টেমে H2O এর উপস্থিতি HF তৈরি করতে পারে, যার ফলে SEI-এর ক্ষতি হতে পারে। সিস্টেমের O2 ইলেক্ট্রোলাইটের অক্সিডেশন ঘটাতে পারে, যার ফলে প্রচুর পরিমাণে CO2 উৎপন্ন হয়; (2) যদি প্রথম গঠনের সময় গঠিত SEI ফিল্মটি অস্থির হয়, তবে এটি স্টোরেজ পর্যায়ে SEI ফিল্মের ক্ষতি করবে এবং SEI ফিল্মের পুনঃ মেরামত প্রধানত হাইড্রোকার্বন দ্বারা গঠিত গ্যাসগুলি নির্গত করবে। ব্যাটারির দীর্ঘমেয়াদী চার্জিং এবং ডিসচার্জিং চক্রের সময়, ইতিবাচক উপাদানের স্ফটিক কাঠামোর পরিবর্তন, ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠের অসম বিন্দু সম্ভাব্যতা এবং অন্যান্য কারণগুলির কারণে কিছু বিন্দু সম্ভাব্যতা খুব বেশি হয়, ইলেক্ট্রোডে ইলেক্ট্রোলাইটের স্থিতিশীলতা পৃষ্ঠতল হ্রাস পায়, ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠে মুখের মুখোশের ধ্রুবক ঘন হওয়া ইলেক্ট্রোড ইন্টারফেস প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে, প্রতিক্রিয়া সম্ভাবনাকে আরও উন্নত করে, ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠের ইলেক্ট্রোলাইটের পচন ঘটায় গ্যাস তৈরি করে, এবং ইতিবাচক উপাদানটিও গ্যাস নির্গত করতে পারে।

বিভিন্ন সিস্টেমে, ব্যাটারি মুদ্রাস্ফীতির মাত্রা পরিবর্তিত হয়। গ্রাফাইট নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড সিস্টেমের ব্যাটারিতে, গ্যাস সম্প্রসারণের প্রধান কারণগুলি হল SEI ফিল্ম গঠন, কোষে অত্যধিক আর্দ্রতা, অস্বাভাবিক গঠন প্রক্রিয়া, দুর্বল প্যাকেজিং ইত্যাদি। উপরে উল্লিখিত হিসাবে, লিথিয়াম টাইটানেট নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড সিস্টেমে, ইন্ডাস্ট্রি। সাধারণত Li4Ti5O12 ব্যাটারির গ্যাস সম্প্রসারণ প্রধানত উপাদানের সহজ জল শোষণ দ্বারা সৃষ্ট হয় বিশ্বাস করে, কিন্তু এই জল্পনা প্রমাণ করার জন্য কোন চূড়ান্ত প্রমাণ নেই। জিওং এট আল। Tianjin Lishen ব্যাটারি কোম্পানি 15 তম আন্তর্জাতিক ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কনফারেন্সের বিমূর্তটিতে উল্লেখ করেছে যে গ্যাসের গঠনে CO2, CO, অ্যালকেনস এবং অল্প পরিমাণে ওলেফিন রয়েছে, কিন্তু এর নির্দিষ্ট রচনা এবং অনুপাতের জন্য ডেটা সমর্থন দেয়নি। বেলহারুয়াক এট আল। ব্যাটারির গ্যাস উৎপাদনের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য একটি গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি-মাস স্পেকট্রোমেট্রি যন্ত্র ব্যবহার করা হয়েছে। গ্যাসের প্রধান উপাদান হল H2, সেইসাথে CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, C3H6 ইত্যাদি।

চিত্র 8 Li4Ti5O12/LiMn2O4 ব্যাটারির 5 মাস সাইকেল চালানোর পরে 30, 45 এবং 60 ℃ এ গ্যাসের গঠন

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য সাধারণত ব্যবহৃত ইলেক্ট্রোলাইট সিস্টেম হল LiPF6/EC: EMC, যেখানে LiPF6 এর ইলেক্ট্রোলাইটে নিম্নোক্ত ভারসাম্য রয়েছে

PF5 একটি শক্তিশালী অ্যাসিড যা সহজেই কার্বনেটের পচন ঘটায় এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে PF5 এর পরিমাণ বৃদ্ধি পায়। PF5 ইলেক্ট্রোলাইট পচতে সাহায্য করে, CO2, CO, এবং CxHy গ্যাস তৈরি করে। গণনাটি ইঙ্গিত করে যে EC এর পচন CO এবং CO2 গ্যাস তৈরি করে। C2H4 এবং C3H6 যথাক্রমে Ti4+ এর সাথে C2H6 এবং C3H8 এর অক্সিডেশন-হ্রাস প্রতিক্রিয়া দ্বারা উত্পন্ন হয়, যেখানে Ti4+ টি 3+ এ হ্রাস পায়। প্রাসঙ্গিক গবেষণা অনুসারে, H2 এর প্রজন্ম ইলেক্ট্রোলাইটে পানির ট্রেস পরিমাণ থেকে আসে, কিন্তু H2 গ্যাস উৎপাদনের জন্য ইলেক্ট্রোলাইটে পানির পরিমাণ সাধারণত 20 × প্রায় 10-6 হয়। সাংহাই জিয়াও টং ইউনিভার্সিটিতে উ কাইয়ের পরীক্ষা গ্রাফাইট/এনসিএম 111কে কম অবদানের সাথে ব্যাটারি হিসাবে বেছে নিয়েছে এবং এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছে যে H2 এর উত্স হল উচ্চ ভোল্টেজের অধীনে কার্বনেটের পচন।

3, অস্বাভাবিক প্রক্রিয়া যা গ্যাস উৎপাদন এবং সম্প্রসারণের দিকে পরিচালিত করে

1. দুর্বল প্যাকেজিং দুর্বল প্যাকেজিংয়ের কারণে স্ফীত ব্যাটারি কোষের অনুপাত উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করেছে। দুর্বল টপ সিলিং, সাইড সিলিং এবং ডিগ্যাসিং থ্রি সাইড প্যাকেজিংয়ের কারণ পূর্বে চালু করা হয়েছে। উভয় দিকে খারাপ প্যাকেজিং ব্যাটারি সেলের দিকে নিয়ে যাবে, যা প্রধানত শীর্ষ সিলিং এবং ডিগ্যাসিং দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। টপ সিলিং প্রধানত ট্যাব পজিশনে দুর্বল সিলিংয়ের কারণে হয় এবং ডিগাসিং মূলত লেয়ারিং (ইলেক্ট্রোলাইট এবং জেলের কারণে পিপি-কে আল থেকে আলাদা করা সহ) কারণে হয়। দুর্বল প্যাকেজিংয়ের কারণে বাতাসে আর্দ্রতা ব্যাটারি কোষের অভ্যন্তরে প্রবেশ করে, যার ফলে ইলেক্ট্রোলাইট পচে যায় এবং গ্যাস তৈরি করে।

2. পকেটের পৃষ্ঠ ক্ষতিগ্রস্ত হয়, এবং ব্যাটারি কোষ টানা প্রক্রিয়ার সময় অস্বাভাবিকভাবে ক্ষতিগ্রস্থ হয় বা কৃত্রিমভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হয়, যার ফলে পকেটের ক্ষতি হয় (যেমন পিনহোল) এবং ব্যাটারি কোষের অভ্যন্তরে পানি প্রবেশ করতে দেয়।

3. কোণার ক্ষতি: ভাঁজ করা কোণে অ্যালুমিনিয়ামের বিশেষ বিকৃতির কারণে, এয়ার ব্যাগের ঝাঁকুনি কোণটিকে বিকৃত করতে পারে এবং আল ক্ষতির কারণ হতে পারে (ব্যাটারি সেল যত বড় হবে, এয়ার ব্যাগ তত বড় হবে, এটি করা তত সহজ হবে) ক্ষতিগ্রস্ত), জলের উপর তার বাধা প্রভাব হারায়। সমস্যা দূর করতে কোণায় রিঙ্কল আঠা বা গরম গলানো আঠা যুক্ত করা যেতে পারে। এবং উপরের সিলিংয়ের পরে প্রতিটি প্রক্রিয়াতে এয়ার ব্যাগ সহ ব্যাটারি কোষগুলিকে সরানো নিষিদ্ধ, এবং এজিং বোর্ডে ব্যাটারি সেল পুলের দোলন রোধ করতে অপারেশন পদ্ধতিতে আরও মনোযোগ দেওয়া উচিত।

4. ব্যাটারি সেলের ভিতরে জলের পরিমাণ মানকে ছাড়িয়ে গেছে। একবার জলের পরিমাণ মান ছাড়িয়ে গেলে, ইলেক্ট্রোলাইট ব্যর্থ হবে এবং গঠন বা ডিগ্যাস করার পরে গ্যাস তৈরি করবে। ব্যাটারির অভ্যন্তরে অত্যধিক জলের উপাদানগুলির প্রধান কারণগুলি হল: ইলেক্ট্রোলাইটে অত্যধিক জলের পরিমাণ, বেকিংয়ের পরে খালি কোষে অতিরিক্ত জলের পরিমাণ এবং শুকানোর ঘরে অতিরিক্ত আর্দ্রতা। যদি সন্দেহ করা হয় যে অত্যধিক জলের উপাদান ফোলা হতে পারে, প্রক্রিয়াটির একটি পূর্ববর্তী পরিদর্শন করা যেতে পারে।

5. গঠন প্রক্রিয়া অস্বাভাবিক, এবং একটি ভুল গঠন প্রক্রিয়া ব্যাটারি কোষ স্ফীত হতে পারে।

6. SEI ফিল্মটি অস্থির, এবং ক্ষমতা পরীক্ষা চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়ার সময় ব্যাটারি সেলের নির্গমন ফাংশন সামান্য স্ফীত হয়।

7. ওভারচার্জিং বা ডিসচার্জিং: প্রক্রিয়া, মেশিন বা প্রতিরক্ষামূলক বোর্ডের অস্বাভাবিকতার কারণে, ব্যাটারি কোষগুলি অতিরিক্ত চার্জ বা ডিসচার্জ হতে পারে, যার ফলে ব্যাটারি কোষগুলিতে মারাত্মক বায়ু বুদবুদ হতে পারে।

8. শর্ট সার্কিট: অপারেশনাল ত্রুটির কারণে, চার্জযুক্ত ব্যাটারি সেলের দুটি ট্যাব সংস্পর্শে আসে এবং একটি শর্ট সার্কিট অনুভব করে। ব্যাটারি সেল গ্যাস বিস্ফোরণ অনুভব করবে এবং ভোল্টেজ দ্রুত হ্রাস পাবে, যার ফলে ট্যাবগুলি কালো হয়ে যাবে।

9. অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিট: ব্যাটারি কোষের ধনাত্মক এবং নেতিবাচক খুঁটির মধ্যে অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিট ব্যাটারি কোষের দ্রুত নিঃসরণ এবং গরম করার পাশাপাশি গুরুতর গ্যাস পাফিং ঘটায়। অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিটের জন্য অনেক কারণ রয়েছে: নকশা সমস্যা; বিচ্ছিন্নতা ফিল্মের সংকোচন, কুঁচকানো বা ক্ষতি; দ্বি-কোষ মিসলাইনমেন্ট; বিচ্ছিন্ন ঝিল্লি ছিদ্র Burrs; অত্যধিক ফিক্সচার চাপ; এজ আইরনিং মেশিনের অত্যধিক চাপ, ইত্যাদি। উদাহরণস্বরূপ, অতীতে, অপর্যাপ্ত প্রস্থের কারণে, প্রান্ত ইস্ত্রি মেশিনটি ব্যাটারি সেল সত্তাকে অত্যধিকভাবে চেপে ধরেছিল, যার ফলে শর্ট সার্কিট এবং ক্যাথোড এবং অ্যানোড ফুলে যায়।

10. ক্ষয়: ব্যাটারি কোষ ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, এবং অ্যালুমিনিয়াম স্তর প্রতিক্রিয়া দ্বারা গ্রাস হয়, জলের প্রতি বাধা হারায় এবং গ্যাসের প্রসারণ ঘটায়।

11. সিস্টেম বা মেশিনের কারণে অস্বাভাবিক ভ্যাকুয়াম পাম্পিং। Degassing পুঙ্খানুপুঙ্খ নয়; ভ্যাকুয়াম সিলিংয়ের তাপীয় বিকিরণ অঞ্চলটি খুব বড়, যার ফলে ডিগাসিং সাকশন বেয়নেট কার্যকরভাবে পকেট ব্যাগকে ছিদ্র করতে পারে না, যার ফলে অপরিষ্কার স্তন্যপান হয়।

অস্বাভাবিক গ্যাস উৎপাদন দমন করার ব্যবস্থা

4. অস্বাভাবিক গ্যাস উত্পাদন দমন করতে উপাদান নকশা এবং উত্পাদন প্রক্রিয়া উভয় থেকে শুরু করা প্রয়োজন।

প্রথমত, একটি ঘন এবং স্থিতিশীল SEI ফিল্ম গঠন নিশ্চিত করতে, ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদানের স্থায়িত্ব উন্নত করতে এবং অস্বাভাবিক গ্যাস উত্পাদনের ঘটনাকে দমন করার জন্য উপাদান এবং ইলেক্ট্রোলাইট সিস্টেমের ডিজাইন এবং অপ্টিমাইজ করা প্রয়োজন।

ইলেক্ট্রোলাইটগুলির চিকিত্সার জন্য, SEI ফিল্মকে আরও অভিন্ন এবং ঘন করার জন্য অল্প পরিমাণে ফিল্ম-ফর্মিং অ্যাডিটিভ যুক্ত করার পদ্ধতিটি প্রায়শই ব্যবহৃত হয়, ব্যবহারের সময় SEI ফিল্মের বিচ্ছিন্নতা হ্রাস করে এবং পুনর্জন্মের সময় গ্যাস উত্পাদন করে, যা ব্যাটারির দিকে পরিচালিত করে। bulging প্রাসঙ্গিক গবেষণা রিপোর্ট করা হয়েছে এবং অনুশীলনে প্রয়োগ করা হয়েছে, যেমন হারবিন ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির চেং সু, যিনি রিপোর্ট করেছেন যে ফিল্ম-ফর্মিং অ্যাডিটিভ ভিসি ব্যবহার ব্যাটারি ফুলে যাওয়া কমাতে পারে। যাইহোক, গবেষণা বেশিরভাগই সীমিত কার্যকারিতা সহ একক উপাদান সংযোজনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে। ইস্ট চায়না ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির কাও চাংহে এবং অন্যরা ভিসি এবং পিএস কম্পোজিটকে একটি নতুন ইলেক্ট্রোলাইট ফিল্ম-গঠনকারী সংযোজন হিসাবে ব্যবহার করেছেন, ভাল ফলাফল অর্জন করেছেন। উচ্চ-তাপমাত্রা স্টোরেজ এবং সাইকেল চালানোর সময় ব্যাটারির গ্যাস উত্পাদন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে। গবেষণায় দেখা গেছে যে EC এবং VC দ্বারা গঠিত SEI ঝিল্লি উপাদানগুলি লিনিয়ার অ্যালকাইল লিথিয়াম কার্বনেট। উচ্চ তাপমাত্রায়, এলআইসি-র সাথে সংযুক্ত অ্যালকাইল লিথিয়াম কার্বনেট অস্থির এবং CO2-এর মতো গ্যাসে পচে যায়, যার ফলে ব্যাটারি ফুলে যায়। PS দ্বারা গঠিত SEI ফিল্ম হল লিথিয়াম অ্যালকাইল সালফোনেট। যদিও ফিল্মটিতে ত্রুটি রয়েছে, তবে এটির একটি নির্দিষ্ট দ্বি-মাত্রিক গঠন রয়েছে এবং উচ্চ তাপমাত্রায় LiC-এর সাথে সংযুক্ত থাকার সময় এটি তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল। যখন VC এবং PS সংমিশ্রণে ব্যবহার করা হয়, PS কম ভোল্টেজে ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠে একটি ত্রুটিপূর্ণ দ্বি-মাত্রিক কাঠামো তৈরি করে। ভোল্টেজ বৃদ্ধির সাথে সাথে, ভিসি নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠে অ্যালকাইল লিথিয়াম কার্বনেটের একটি রৈখিক কাঠামো গঠন করে। অ্যালকাইল লিথিয়াম কার্বোনেট দ্বি-মাত্রিক কাঠামোর ত্রুটিতে ভরা হয়, যা একটি স্থিতিশীল SEI ফিল্ম গঠন করে যার সাথে একটি নেটওয়ার্ক কাঠামো LiC এর সাথে সংযুক্ত থাকে। এই কাঠামোর সাথে SEI ঝিল্লি তার স্থায়িত্বকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে এবং কার্যকরভাবে ঝিল্লি পচনের কারণে গ্যাস উত্পাদনকে দমন করতে পারে।

উপরন্তু, পজিটিভ ইলেক্ট্রোড লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড উপাদান এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে মিথস্ক্রিয়ার কারণে, এর পচন পণ্য ইলেক্ট্রোলাইটে দ্রাবক পচনকে অনুঘটক করবে। অতএব, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড উপাদানের পৃষ্ঠের আবরণ শুধুমাত্র উপাদানের কাঠামোগত স্থিতিশীলতা বাড়াতে পারে না, তবে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে যোগাযোগ হ্রাস করতে পারে, সক্রিয় ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের অনুঘটক পচন দ্বারা উত্পন্ন গ্যাস হ্রাস করে। অতএব, ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান কণার পৃষ্ঠে একটি স্থিতিশীল এবং সম্পূর্ণ আবরণ স্তর গঠন বর্তমানে একটি প্রধান উন্নয়ন দিক।