لماذا لا بطاريات ليثيوم أيون الماضي إلى الأبد؟
Apr 25, 2018
ترك رسالة
المبادئ الأساسية لبطارية ليثيوم أيون هي كالتالي:
عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل ، يكون القطب السالب مليئًا بأيونات الليثيوم.
وبمجرد توصيلها بجهاز ، تبدأ أيونات الليثيوم هذه بالتحرك عبر الإلكتروليت إلى القطب الموجب ، وهذا التفاعل الكيميائي يخلق الشحنة الكهربائية في المحطات الطرفية.
عند عدم وجود أيونات الليثيوم المتبقية على اللوحة السلبية ، تكون البطارية مسطحة وتحتاج إلى إعادة الشحن لعكس العملية.
كيف تعمل بطارية ليثيوم أيون
لكن في الواقع العملية ليست مثالية. من دورة التفريغ وإعادة الشحن الأولى ، تقل قدرة البطارية.
هناك أربعة مشاكل في اللعب:
تراكيب الالكتروليت الصلبة تعتمد على القطب السالب
أكسدة الالكتروليت على القطب الموجب
طلاء الليثيوم
تدهور ميكانيكي
واجهة إلكتروليت الصلبة والأكسدة بالكهرباء
في حين يتم شحن بطارية ليثيوم أيون أكسيد الليثيوم و ذرات كربونات الليثيوم على شكل فيلم على القطب السالب المعروف باسم واجهة إلكتروليت الصلبة (SEI).
يحدث فيلم مشابه يعرف باسم أكسدة الإلكتروليت على القطب الموجب إذا تم تشغيل البطارية في حالة كاملة أو شبه كاملة من الشحن في درجات حرارة تبلغ 104 فهرنهايت (40 درجة مئوية) أو أعلى. أكسدة المنحل بالكهرباء ليست جديدة ، تستخدم هذه العملية بنشاط في معالجة المعادن حتى لا تصدأ. تحظى بشعبية كبيرة في صناعة اليخوت ، ولكن غير مرحب به في بطارية.
قد تبدو هذه الحرارة نادرة ، ولكن درجات الحرارة التشغيلية داخل الأجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة يمكن أن تذهب كثيرًا إلى هذا الحد. كما أنها منتشرة في بعض أنحاء العالم عندما اكتشفت نيسان عندما كان أصحاب سياراتهم الكهربائية الذين يعيشون في مناطق ساخنة مثل ولاية أريزونا يقاضون بسبب ضعف قدرة البطارية بعد عدد قليل نسبيا من عمليات التفريغ وإعادة الشحن.
تزيد أكسدة المنحلات بالكهرباء أيضًا من معدلات التفريغ الذاتي التي يمكن أن تفسر سبب احتياج بعض البطاريات إلى الشحن المنتظم حتى في حالة عدم استخدامها.
هذه الأفلام في البداية ضعيفة للغاية لدرجة أن معظم أيونات الليثيوم يمكن أن تمر ، ولكن بعد دورات الشحن والتفريغ التدريجي ، فإنها تتكاثف تدريجيا. في كل مرة يتكاثف فيها الفيلم ، يقلل من عدد أيونات الليثيوم التي يمكن أن تتحرك بين الألواح ، مما يؤثر على قدرة البطارية على الشحن الكامل وكذلك زيادة الوقت المستغرق لإعادة الشحن.
تمكن العديد من الشركات المصنعة من تقليل تراكم واحد أو اثنين من الأفلام مع إضافة بعض المواد الكيميائية إلى المنحل بالكهرباء ، ولكن لم يتمكن أي شخص من إيقاف العملية تماما.
عندما يتم شحن بطاريات الليثيوم أيون بسرعة ، فإن المعدل الذي تغادر فيه الأيونات القطب الموجب ويتجه نحو القطب السالب يفوق المعدل الذي يمكن للقطب السالب أن يمتص الأيونات. في مثل هذه الحالات تصبح الأيونات وديعة معدنية على القطب.
يكون القطب الموجب سيئًا بشكل خاص عند امتصاص الأيونات عند درجات حرارة منخفضة ، لذلك مزج الشحن السريع وبيئة باردة والحصول على وصفة لطلاء الليثيوم السريع.
أيونات أقل حول سعة البطارية أقل. في الظروف الأكثر تطرفًا ، يمكن أن يتسبب البناء في اختفاء البطارية وفشلها تمامًا.
إرسال التحقيق