Стресс-стресс факторлары, зарядтау / зарядтау циклдері
Велоспорт кезінде қатты күйдегі батареялардың деградациясының негізгі себептерінің бірі - батареяның құрамдас бөліктерімен бастан кешіреді. Кәдімгі батареяларда қолданылатын сұйық электролиттерден айырмашылығы, қатты электролиттерҚатты күйдегі батареяларҚайталанатын стресстен төмен икемді және соғұрлым крекингке бейім.
Зарядтау және зарарсыздандыру кезінде литий иондары анод пен катод арасында артқа және артқа жылжиды. Бұл қозғалыс кеңейтуге және жиырылуға әкелетін электродтардың көлемін өзгерте алады. Сұйық электролит жүйелерінде бұл өзгерістер оңай орналастырылады. Алайда, қатты күйде батареяларда қатты электролиттің қатты табиғаты электролит пен электродтар арасындағы интерфейстерде механикалық күйзеліске әкелуі мүмкін.
Уақыт өте келе, бұл стресс бірнеше мәселелерге әкелуі мүмкін:
- қатты электролиттегі микрокректер
- электролит пен электродтар арасындағы деламинация
- Интерфейсаралық тұрақтылықты арттыру
- белсенді материалдық байланыстың жоғалуы
Бұл проблемалар аккумулятордың өнімділігіне айтарлықтай әсер етуі мүмкін, оның сыйымдылығы мен қуат шығысын азайтады. Зерттеушілер икемді қатты электролиттерді дамыту және осы механикалық стресске байланысты осы механикалық мәселелерді азайту үшін интерфейс инженерлерін жетілдіру бойынша белсенді жұмыс жүргізуде.
Қатты мемлекеттік жүйелерде литийден жасалған дендраттар қалай пайда болады
Велоспорт кезінде қатты күйдегі батареялардың тозуына ықпал ететін тағы бір сыни фактор литий дендриттерін қалыптастыру болып табылады. Дендрттер - бұл анод тәрізді құрылымдар, олар анодтан зарядтау кезінде катодқа қарай өсе алады. Сұйық электролиттері бар дәстүрлі литий-иондық аккумуляторларда, дендрит түзілуі - бұл қысқа тізбектер мен қауіпсіздікке әкелетін белгілі мәселе.
Бастапқыда, бұл ойландыҚатты күйдегі батареяларқатты электролиттің механикалық беріктігіне байланысты дендрит түзілуге қарсы болады. Алайда, жақында жүргізілген зерттеулер әр түрлі механизмдер арқылы болса да, дендривтер әлі де қалыптасқан және қатты мемлекеттік жүйелерде қалыптаса және өсуі мүмкін екенін көрсетті.
1. Астық шекаралық ену: литий дендриттері осы әлсіз аймақтарды пайдалана отырып, поликристалды қатты электролиттердің астық шегінде өсуі мүмкін.
2. Электролиттердің ыдырауы: Кейбір қатты электролиттер литиймен реакция жасай алады, бұл Dendrite өсуіне мүмкіндік береді.
3. Локализацияланған ағымдағы ыстық нүктелер: Қатты электролиттегі біртектес емес жағдайлар денрит нуклеациясын алға тартады.
Қатты күйдегі батареялардағы дендриттердің өсуі бірнеше зиянды әсерлерге әкелуі мүмкін:
- ішкі қарсылық жоғарылатылды
- сыйымдылығы
- ықтимал қысқа тізбектер
- қатты электролиттің механикалық деградациясы
Осы мәселені шешу үшін зерттеушілер әр түрлі стратегияларды зерттеп, әр түрлі стратегияларды зерттеп, соның ішінде бірыңғай кристалды қатты электролиттерді жасау, делдалдың өсуін болдырмауға арналған жасанды интерфейстер құру және электрод-электролиттер интерфейсін оңтайландыру.
Өмірлік өмір шектеулерін болжау үшін тестілеу әдістері
Қатты күйдегі батареялардың деградация механизмдерін түсіну олардың жұмыс істеуі мен ұзақ өмір сүруі үшін өте маңызды. Осы мақсатта зерттеушілер циклдың шектеулі шектеулерін болжау және ықтимал сәтсіздік режимдерін анықтау үшін түрлі тестілеу әдістерін жасады. Бұл әдістер дизайнға және оңтайландыруға көмектеседіҚатты күйдегі батареяларпрактикалық қосымшалар үшін.
Тестілеудің негізгі әдістерінің кейбіреуі мыналарды қамтиды:
1. Электрохимиялық импульстік спектроскопия (EIS): Бұл әдіс зерттеушілерге заманауи-зерттеушілерге батареяның ішкі кедергісін және уақыттағы өзгерістерді зерттеуге мүмкіндік береді. Кедергілікті спектрлерді талдау арқылы интерфейс деградациясы және резистивті қабаттардың пайда болуы сияқты мәселелерді анықтауға болады.
2. Ыңғайлы рентген дифракциясы (XRD): Бұл әдіс велоспорт кезінде аккумулятор материалдарының құрылымдық өзгерістерін бақылауға мүмкіндік береді. Бұл фазалық ауысуларды, көлемді өзгертуді және деградацияға ықпал етуі мүмкін жаңа қосылыстардың пайда болуы мүмкін.
3. Электронды микроскопия (SEM) және беріліс электронды микроскопиясы (SEM) және беріліс техникасы (TEM): Бұл бейнелеу әдістері, зерттеушілерге микротруктуралық өзгерістерді, инфекциялық тозуға және дендрит қалыптастыруға мүмкіндік беретін аккумулятордың бөлшектерінің жоғары қарқындылығын қамтамасыз етеді.
4. Қартаюға қартаюдың жеделдетілген тесттері: батареяларды жоғары температура немесе велосипед ставкаларына дейін, зерттеушілер қысқа мерзімді қолданыстағы уақытты қысқа мерзімде қолданады. Бұл аккумулятордың күтілетін қызмет мерзіміне сәйкестігін болжауға көмектеседі.
5. Дифференциалды қабілеттілікті талдау: Бұл әдіс кері кететін және зарядтау кезінде кернеуге қатысты қабілеттерін талдауды қамтиды. Бұл батареяның мінез-құлқындағы нәзік өзгерістерді және нақты деградация механизмдерін анықтай алады.
Осы тестілеу әдістерін озық есептеу модельдерімен біріктіру арқылы зерттеушілер қатты күйдегі батареялардың циклдік өмірін шектейтін факторлар туралы толық түсінікке ие бола алады. Бұл білім деградациядан азайтуға және батареяның жалпы өнімділігін жақсарту стратегиясын жасау үшін өте маңызды.
Қорытындылай келе, қатты күйдегі аккумуляторлар дәстүрлі литий-ион аккумуляторларының артықшылықтарын ұсынады, олар велосипедпен жүруге келгенде, ерекше қиындықтарға тап болады. Зарядтау және зарядсыздандыру кезіндегі механикалық стресс, дендриттердің пайда болу мүмкіндігімен бірге уақыт өткен сайын өнімділіктің төмендеуіне әкелуі мүмкін. Алайда, жүргізіліп жатқан зерттеулер және сынақ әдістері, қатты күйдегі батареяның технологиясын жақсартуға жол беріледі.
Осы деградация тетіктері туралы түсінігімізді нақтылауды жалғастыра берсек, біз осы мәселелерді шешетін қатты күйдегі батареялардың дизайнында алға жылжуды күтеміз. Бұл прогресс электрлік көліктерден электрлік көліктерден бастап электрлік құралдардан бастап энергияны энергия сақтауға дейінгі барлық мүмкіндіктерді жүзеге асыруда өте маңызды болады.
Егер сізді кесу шетіне барлау қызықтырсаҚатты күйдегі батареяСіздің өтініштеріңіз үшін технологиялар, эбатрийге жетуді қарастырыңыз. Біздің мамандар тобымыз батареяның жаңашылдықының алдыңғы қатарында, және сіздің қажеттіліктеріңіз үшін қажетті энергияны сақтау шешімін табуға көмектеседі. Бізбен хабарласыңызchaty@zyepower.comБіздің жоғары деңгейдегі батареялар туралы көбірек білу және олардың жобаларыңызға қандай пайдасы бар білу.
Сілтемелер
1. Смит, Ж. және al. (2022). «Қатты күйдегі батареялардағы механикалық кернеу және деградация механизмдері». Энергияны сақтау журналы, 45, 103-115.
2. Джонсон, А. & Ли, С. (2023). «Қатты электролиттердегі дендрит қалыптастыру: қиындықтар және азайту стратегиясы». Табиғат энергиясы, 8 (3), 267-280.
3. «Чжан, Л.Т. (2021). «Қатты күйдіретін батареялар үшін жетілдірілген сипаттау әдістері». Жетілдірілген материалдар, 33 (25), 2100857.
4. Қоңыр, М. және ТАЙЛОР, Р. (2022). «Батареяның қатты күйін болжауды болжау.» Қолданылған энергия материалдарын, 5 (8), 9012-9025.
5. Чен, Ю.Т. (2023). «Қатты күйдегі батареялардағы велоспорт тұрақтылығы үшін интерфейс инженериясы». Энергетика және экологиялық ғылым, 16 (4), 1532-1549.
