ናይ ባትሪ ዓቕሚ ምብስባስ መካኒዝም እንታይ እዩ?

ናይ ባትሪ ዓቕሚ ምብስባስ መካኒዝም እንታይ እዩ?

ለውጢ ኣብ ቅርፂ ንዋታዊ

እቶም ኣብዚ እዋን እዚ ብብዝሒ ዝጥቀሙ ካቶድ ንዋት ብቐንዱ ነቲ ሽዱሽተ መኣዝን ዘለዎ ንጣር ቅርጺ LIMO2 (Where m=Co, Ni, MN)፣ ናይ LIMN2O4 ስፒነል ኣቃውማ፣ ከምኡውን ናይ ኦሊቫይን ኣቃውማ ናይ Lifpo4 ዘጠቓልሉ እዮም። እቲ ኣቃውማ ብዘየገድስ፡ ሊትየም ኣዮናት ካብ ካቶድ ክበላሾ ከሎ፡ ኣብቲ ንብረት ዘሎ ናይ ኤሌክትሪክ ኩነታት ንምዕቃብ፡ እቲ ብረት ባእታ ናብ ዝለዓለ ናይ ቫለንስ ኩነታት ኦክሳይድ ምግባር ዘይተርፍ ኮይኑ፡ እዚ ድማ ብመስርሕ ምስግጋር ምዕራፍ ተሰንዩ ይስነ። ምዕራፍ ምስግጋር መብዛሕትኡ ግዜ ናብ ምዕራፍ ምዝንባል ይመርሕ፣ ስለዚ ሊትየም ኣዮናት ብቐጻሊ ኣብቲ ንብረት ምትእስሳርን ምሕንባስን ምስ ከደ፣ እቲ ናይ ምዕራፍ ለውጢ ይቕጽል፣ ኣብ ነዊሕ ግዜ ድማ ንምርግጋእ ክሪስታል ሓደጋ ከስዕብ እዩ። ምስቲ ኣኖድ ክነጻጸር እንከሎ፡ ብሰንኪ ምዕራፍ ምዝንባልን ኣብ ጅምላዊ ኣቃውማ ናይቲ ካቶድ ንብረት ዝመጽእ ለውጥታትን ዝመጽእ ዘይምዕሩይ ናይ ምምላስ ዓቕሚ ኣብ ዕድመ ባትሪ ዓቢ ጽልዋ ኣለዎ። ግራፋይት ንጣር ቅርጺ ዘለዎ ኣቃውማ ኣለዎ። ሓያሎ ንብርኪታት ረጒድ ምስ ዝኸውን፡ ሊትየም ኣዮናት ኣብ እዋን ምምላእ ባትሪ ናብቶም ኢንተርላየርስ ተሓዋዊሶም ምስ ካብቲ ናይ ደገ ሰርኪዩት ዝተጓዕዙ ኤሌክትሮናት ተዋሃሂዶም lithiated graphite ይፈጥሩ፡ ኣብዚ ግዜ እዚ ድማ ናይ interlayer ርሕቀት ይውስኽ፤ ኣብ እዋን ምፍሳስ ሊትየም ኣዮናት ነቲ ናይ ግራፋይት ኢንተርላይርስ ይገድፍዎ እሞ ናብቲ ናይ ደገ ሰርኪዩት ኤሌክትሮናት ይለቅቑ፣ ዲስተርካሌሽንን ኦክሳይድ ምግባርን ምላሽ ይገብሩ፣ ኣብዚ እዋን እዚ ድማ እቲ ናይ ኢንተርላየር ርሕቀት ይንኪ።

ምፍሳስ ንጡፍ ንብረት .

ምፍራስ ካቶድ ማተርያል፡ እቲ ንጡፍ ንጥረ ነገር በብቑሩብ ብሰንኪ ኣብ ኤሌክትሮላይት ዝፍጠር ምብስባስ በብቑሩብ ዝንኪ መስርሕ የመልክት። ኣብ ልዑል ሙቐት ምፍራስ ካቶድ ንብረት ሓደ ካብቲ ምኽንያት ምብስባስ ዓቕሚ ባትሪ ኮይኑ፡ ብፍላይ ኣብ ኣፈጻጽማ ዑደትን ኣብ ልዑል ሙቐት ኣብ ኣፈጻጽማ ምኽዛን ባትሪን ዝዓበየ ጽልዋ ዘለዎ እዩ። ኣብ ትሕቲ ዝተወሰኑ ኩነታት ምፍራስ መሰጋገሪ ሓፂናት ኣብ ኩሉ limo2 ካቶድ ማተርያላት ዘሎ ፀገም እዩ። ምፍራስ ንጡፍ ንብረት ናብ ምብስባስ ኣፈፃፅማ ባትሪ ዝመርሕ ቀንዲ ምኽንያታት: $\\text ክቢብካ{1}$ ምፍራስ ሓፂን ባእታታት ብቐጥታ ናብ ምንካይ ንጡፍ ንብረት ይመርሕ፣ እዚ ድማ ናይ ባትሪ ዓቕሚ ምጉዳል የስዕብ፤ $\\text ክቢብና{2}$ ምፍራስ ካቶድ ማተርያል ንመዋቕር ንብረት ምብስባስ የስዕብን ኣብ ልዕሊ እቶም ንጥረ ነገራት ብኬሚካል ዘይንጡፋት ንጥረ ነገራት ምፍጣርን ይፈጥር፣ እዚ ድማ ኣብቲ ኤሌክትሮድ ንብረት ንመጓዓዝያ ሊትየም ኣዮናት ይዕንቅፍ፤ $\\text ክቢብና{3}$ እቶም ኣብቲ ኤሌክትሮላይት ዝርከቡ ዝተፈትሑ ኣዮናት ብረት ኣብቲ ኤሌክትሮላይት ናብቲ ኣኖድ ይግዕዙ እሞ ኣብቲ ኣኖድ ገጽ ብመልክዕ ብረት ወይ ጨው ኣብ ትሕቲ ትሑት ዓቕሚ ይግዕዙ፣ እዞም ቅብኣታት ድማ ንምርግጋእን ርጉድን ናይቲ ኣብ ገጽ ኣኖድ ዘሎ ናይ SEI ፊልም ምጽላው ዘይተርፍ ኮይኑ፣ እዚ ድማ ንኤሌክትሮድ ገጽ ምውቃዕን ምውሳኽን ኤሌክትሮድ ናይ ባትሪ ውሽጣዊ ረዚስታንስ ክውስኽ ይገብር። ስለዚ፡ ጽልዋ ንጡፍ ንዋት ኣብ ኤሌክትሮላይት ካብ ምፍራስ ጥራይ ዘይኮነስ ካብቲ ብሰንኪ ምፍራስ መሰጋገሪ ብረታት ዝመጽእ ኣሉታዊ ሳዕቤናት ዝመጽእ እዩ።

ምውሳድ ሊትየም ኣዮናት

ኣብ ዲዛይን ሊትየም-ኣዮን ባትሪታት፡ ዓቕሚ ናይቲ ባትሪ ብሓፈሻ ካብቲ ናይ ካቶድ ቁሩብ ዝዛይድ ኮይኑ፡ እቶም ዳግማይ ክጥቀመሎም ዝኽእል ሊትየም ኣዮናት እውን ብካቶድ ይቐርቡ። ስለዚ ኣብ መንጎ ካቶድን ኣኖድን ዘሎ ንድሕሪት ዝምለስ ምትእስሳርን ምብስባስ ሊትየም ኣዮናትን ዓቕሚ ባትሪ ይውስን። ኣብቲ ናይ መጀመርታ መስርሕ ቻርጅን ምፍሳስን ኣብ ልዕሊ ኣኖድ ገጽ ናይ SEI ፊልም ይፍጠር። ቀንዲ ኣካላት ናይዚ ናይ ምሕላፍ ፊልም ዝተፈላለዩ ዘይኦርጋኒክ ንጥረ ነገራት ከም Li2co3, LIF, LI2O, LIOHን ዝተፈላለዩ ኦርጋኒክ ኣካላት ከም Roco2li, Roli, and (Roco2)2li ዝኣመሰሉ እዮም። ስለዚ ገለ ሊትየም ኣዮናት ይውድኡ፣ እዚ ናይ ዓቕሚ ክሳራ ድማ ዘይምለስ እዩ። ብቕዓት ናይቲ ኣኖድ ምስ ሞርፎሎጂን ምርግጋእን ናይቲ SEI ፊልም ኣዝዩ ዝተኣሳሰር ኮይኑ፡ ኣብ ኣኖድ ገጽ ርጉእ ናይ SEI ፊልም ናይ ምፍጣር ዓቕሚ ድማ ኣብ ኣፈጻጽማ ባትሪ non{12}}ሸለልትነት ጽልዋ ኣለዎ። ምፍጣር ናይቲ SEI ፊልም ኣብ ባትሪ ዝርከቡ ውሱን ሊትየም ኣዮናት ይውድእ እዩ። እቲ SEI ፊልም ኣብ እዋን ዑደት ብቐጻሊ እንተተበላሽዩ፡ ሽዑ እቲ ኣብ ኣኖድ/ኤሌክትሮላይት መተሓላለፊ ዘሎ ናይ ኦክሳይድ ምላሽ ብቐጻሊ ሓድሽ SEI ፊልም ንምፍጣር ክኽሰት እዩ። እዚ መስርሕ እዚ ነቲ ኣብቲ ስርዓት ብካቶድ ዝወሃብ ውሱን ሊትየም ኣዮናት ይበልዖ፣ ንጡፋት ሊትየም ኣዮናት ምንካይ ድማ ናብ ዓቕሚ ምብስባስ ይመርሕ። ኣብ ኤሌክትሮላይት ምጉዳል ሊትየም ኣዮናት ናብ ምንካይ መተሓላለፊ ናይቲ ኤሌክትሮላይት ይመርሕ፣ ኣብቲ ካቶድ ንብረት ምጥፋእ ሊትየም ኣዮናት ድማ ኣብ መንጎ እቶም ክልተ ኤሌክትሮድታት ናይቲ ባትሪ ዘይምዕሩይነት የስዕብ።

ምውሳኽ ውሽጣዊ ተጻዋርነት .

ኣብ ነዊሕ-ምብዛሕ ዑደት ናይቲ ባትሪ፡ ምውሳኽ ውሽጣዊ ተጻዋርነት’ውን ኣገዳሲ ምኽንያት ናይ ዓቕሚ ምብስባስ እዩ። ንውሽጣዊ ተጻዋርነት ንምውሳኽ ብዙሕ ምኽንያታት ኣሎ፣ ብቐንዱ ካብ ክልተ መዳያት: $\\text ክበላሽዎ{1}$ ኣብ ኤሌክትሮላይት ኣብ ኤሌክትሮላይት ኣብ ዝርከብ ኤሌክትሮድ/ኤሌክትሮላይት መተሓላለፊ ዝፍጠር ናይ ኦክሳይድ ምላሽ ናብ ምውሳኽ ናይቲ ናይ ገጽ ፊልም ተጻዋርነት ናይቲ ኤሌክትሮድ ይመርሕ፣ እቲ ናይ ኣኖድ SEI ፊልም ዘይምርግጋእ ድማ ኣብ እዋን ዑደት ብቐጻሊ ሓድሽ ናይ ገጽ ፊልም ይፈጥር፣ ወዘተ፣ ኩሉ ወሰኽ ፖላራይዜሽንን ባትሪን ይፈጥር፤ $\\text ክቢብካ{2}$ ኣብ ካቶድ ናብ ኤሌክትሮላይት ዝርከብ ናይ ሓጺን ኣዮናት ምፍራስ፣ እቶም ዝፈሰሱ ኣዮናይዝድ ብረት ኣዮናት ድማ ብመንገዲ እቲ ኤሌክትሮላይት ናብቲ ኣኖድ ናብቲ ኣኖድ ይግዕዙ እሞ ኣብቲ ኣኖድ ገጽ ብመልክዕ ብረት ወይ ጨው ይግዕዙ፣ እዚ ድማ ምውሳኽ ኤሌክትሮድ ፖላራይዘሽን ይኸውን። ብተወሳኺ፡ እቲ ናይ ሕጂ ኣከብቲ ምሕራር’ውን ኣብ ውሽጣዊ ተጻዋርነት ክውስኽ ከም ዝኽእል መጽናዕትታት ኣረጋጊጹ’ሎ፡ እዚ ጽልዋ’ዚ ግን ኣብ ትሕቲ ቅድመ-ምሕካም ናይቲ ሕጂ ዘሎ ኣካቢ ቅድመ-ምሕካም ብተዛማዲ ንእሽቶ’ዩ። እቲ ወሰኽ ውሽጣዊ ተጻዋርነት ንጸቕጢ ጸዓትን ዓቕምን ንምንካይ ይመርሕ፣ ብፍላይ ንኣኖድ፣ እቲ ኣብ ኤሌክትሮድ/ኤሌክትሮላይት መተሓላለፊ ዝፍጠር ምላሽ ቀንዲ ምኽንያት ናይ ኣኖድ ዕድመ ምድፋእ እዩ።