રહસ્ય ખોલવું: લિથિયમ-આયન બેટરીમાં સુપર સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા

શા માટે લિથિયમ બેટરી અસ્તિત્વમાં છે તે સુપર સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતાની ઘટના છે

લિથિયમ-આયન બેટરી (LIBs) માં, ઘણા સંક્રમણ મેટલ ઓક્સાઇડ-આધારિત ઇલેક્ટ્રોડ્સ તેમના સૈદ્ધાંતિક મૂલ્યની બહાર અસામાન્ય રીતે ઊંચી સંગ્રહ ક્ષમતા દર્શાવે છે. જો કે આ ઘટનાની વ્યાપકપણે જાણ કરવામાં આવી છે, તેમ છતાં આ સામગ્રીઓમાં અંતર્ગત ભૌતિક રાસાયણિક પદ્ધતિઓ પ્રપંચી રહે છે અને ચર્ચાનો વિષય રહે છે.

પરિણામોની પ્રોફાઇલ

તાજેતરમાં, યુનિવર્સિટી ઓફ વોટરલૂ, કેનેડાના પ્રોફેસર મિયાઓ ગુઓક્સિંગ, ઓસ્ટિન ખાતે યુનિવર્સિટી ઓફ ટેક્સાસના પ્રોફેસર યુ ગુઇહુઆ અને ક્વિન્ગદાઓ યુનિવર્સિટીના લી હોંગસેન અને લી ક્વિઆંગે સંયુક્ત રીતે "વધારાની સંગ્રહ ક્ષમતા" શીર્ષક હેઠળ પ્રકૃતિ સામગ્રી પર સંશોધન પત્ર પ્રકાશિત કર્યો. સંક્રમણ મેટલ ઓક્સાઇડ લિથિયમ-આયન બેટરીઓ સિટુ મેગ્નેટમેટ્રી દ્વારા જાહેર કરવામાં આવી છે. આ કાર્યમાં, લેખકોએ ધાતુના નેનોપાર્ટિકલ્સ પર મજબૂત સપાટી કેપેસીટન્સની હાજરી દર્શાવવા માટે સિટુ મેગ્નેટિક મોનિટરિંગમાં ઉપયોગ કર્યો હતો અને તે કે મોટી સંખ્યામાં સ્પિન-પોલરાઇઝ્ડ ઇલેક્ટ્રોન પહેલેથી જ ઘટાડેલા મેટલ નેનોપાર્ટિકલ્સમાં સંગ્રહિત કરી શકાય છે, જે અવકાશી ચાર્જ મિકેનિઝમ સાથે સુસંગત છે. વધુમાં, અદ્યતન ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીની સ્થાપના માટે મુખ્ય માર્ગદર્શિકા પ્રદાન કરીને, પ્રગટ થયેલ અવકાશી ચાર્જ મિકેનિઝમને અન્ય સંક્રમણ મેટલ સંયોજનો સુધી વિસ્તૃત કરી શકાય છે.

સંશોધન હાઇલાઇટ્સ

(1) લિ બેટરીની અંદર ઇલેક્ટ્રોનિક સ્ટ્રક્ચરની ઇન-સીટુ મેગ્નેટિક મોનિટરિંગ ટેકનિક3O4/ ઇવોલ્યુશનનો ઉપયોગ કરીને લાક્ષણિક Fe નો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો;

(2) દર્શાવે છે કે Fe3O4 / Li સિસ્ટમમાં, સપાટીની ચાર્જ ક્ષમતા એ વધારાની ક્ષમતાનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે;

(3) મેટલ નેનોપાર્ટિકલ્સની સપાટી કેપેસીટન્સ મિકેનિઝમને સંક્રમણ મેટલ સંયોજનોની વિશાળ શ્રેણી સુધી વિસ્તૃત કરી શકાય છે.

ટેક્સ્ટ અને ટેક્સ્ટ માર્ગદર્શિકા

1. માળખાકીય લાક્ષણિકતા અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ગુણધર્મો

મોનોડિસ્પર્સ હોલો ફે પરંપરાગત હાઇડ્રોથર્મલ પદ્ધતિઓ3O4નેનોસ્ફિયર્સ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું, અને પછી 100 mAg−1ચાર્જ અને વર્તમાન ઘનતા (આકૃતિ 1a) પર ડિસ્ચાર્જ કરવામાં આવ્યું હતું, પ્રથમ ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતા 1718 mAh g−1, 1370 mAhg છે, અનુક્રમે ત્રીજી વખત અને બીજામાં - 1અને 1,364 mAhg−1, 926 mAhg−1 અપેક્ષાઓનો સિદ્ધાંત. સંપૂર્ણ વિસર્જિત ઉત્પાદનની BF-STEM છબીઓ (આકૃતિ 1b-c) સૂચવે છે કે લિથિયમ ઘટાડા પછી, Fe3O4 નેનોસ્ફિયર્સ Li1O કેન્દ્રમાં વિખેરાયેલા લગભગ 3 - 2 nm માપના નાના Fe નેનોપાર્ટિકલ્સમાં રૂપાંતરિત થયા હતા.

વિદ્યુતરાસાયણિક ચક્ર દરમિયાન ચુંબકત્વમાં ફેરફાર દર્શાવવા માટે, 0.01 V સુધીના સંપૂર્ણ વિસર્જન પછી ચુંબકીયકરણ વળાંક મેળવવામાં આવ્યો હતો (આકૃતિ 1d), નેનોપાર્ટિકલ્સની રચનાને કારણે સુપરપરમેગ્નેટિક વર્તન દર્શાવે છે.

આકૃતિ 1 (a) 100 mAg−1Fe પર સાયકલ ચલાવવાની વર્તમાન ઘનતા3O4 પર/ Li બેટરીનો સતત વર્તમાન ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ વળાંક; (b) સંપૂર્ણપણે લિથિયમ Fe3O4The BF-STEM ઇલેક્ટ્રોડની છબી; (c) O અને Fe બંનેની એકંદર2હાઈ-રિઝોલ્યુશન BF-STEM ઈમેજોમાં લિની હાજરી; (d) Fe3O4 ઈલેક્ટ્રોડના પહેલા (કાળા) અને પછી (વાદળી) ના હિસ્ટેરેસીસ વળાંકો અને પછીના (જાંબલી) ના લેંગેવિન ફીટ કરેલ વળાંક.

2. માળખાકીય અને ચુંબકીય ઉત્ક્રાંતિની રીઅલ-ટાઇમ શોધ

Fe3O4 સાથે જોડાયેલા માળખાકીય અને ચુંબકીય ફેરફારોના Fe3O4 સાથે ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીને જોડવા માટે ઇલેક્ટ્રોડ્સને સીટુ એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન (XRD) અને સિટુ મેગ્નેટિક મોનિટરિંગમાં આધિન કરવામાં આવ્યા હતા. ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ (OCV) થી 1.2V3O4 સુધીના પ્રારંભિક ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન XRD વિવર્તન પેટર્નની શ્રેણીમાં Fe, વિવર્તન શિખરો તીવ્રતા અથવા સ્થિતિ (આકૃતિ 2a) માં નોંધપાત્ર રીતે બદલાયા નથી, જે દર્શાવે છે કે Fe3O4 માત્ર Li ઇન્ટરકેલેશન પ્રક્રિયાનો અનુભવ કરે છે. જ્યારે 3V પર ચાર્જ કરવામાં આવે છે, ત્યારે Fe3O4 એન્ટિ-સ્પિનલ માળખું અકબંધ રહે છે, જે સૂચવે છે કે આ વોલ્ટેજ વિંડોમાં પ્રક્રિયા ખૂબ ઉલટાવી શકાય તેવી છે. ચુંબકીયકરણ વાસ્તવિક સમયમાં કેવી રીતે વિકસિત થાય છે તેની તપાસ કરવા માટે સતત વર્તમાન ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ પરીક્ષણો સાથે જોડાઈને વધુ ઇન-સીટુ મેગ્નેટિક મોનિટરિંગ કરવામાં આવ્યું હતું (આકૃતિ 2b).

આકૃતિ 2 ઇન-સીટુ XRD ની લાક્ષણિકતા અને ચુંબકીય દેખરેખ.(A) Situ XRD માં; (b) Fe3O4 ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ વળાંક 3 T લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્ર હેઠળ અને અનુરૂપ ચુંબકીય પ્રતિભાવમાં ઉલટાવી શકાય તેવું છે.

ચુંબકીયકરણ ફેરફારોની દ્રષ્ટિએ આ રૂપાંતરણ પ્રક્રિયાની વધુ મૂળભૂત સમજ મેળવવા માટે, ચુંબકીય પ્રતિભાવ વાસ્તવિક સમયમાં એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને વિદ્યુતરાસાયણિક રીતે સંચાલિત પ્રતિક્રિયાઓ સાથે સંબંધિત તબક્કા સંક્રમણ (આકૃતિ 3). તે તદ્દન સ્પષ્ટ છે કે પ્રથમ વિસર્જન દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોડનો Fe3O4ચુંબકીકરણ પ્રતિભાવ અન્ય ચક્રોથી અલગ પડે છે જે Fe ના કારણે પ્રથમ લિથાલાઇઝેશન3O4 દરમિયાન બદલી ન શકાય તેવા તબક્કાના સંક્રમણને કારણે થાય છે. જ્યારે સંભવિત 0.78V સુધી ઘટી ગયું, ત્યારે Fe3O4The antispinel તબક્કાને O, Fe2O3ના Li4The વર્ગના FeO હેલાઇટ સ્ટ્રક્ચરમાં સમાવિષ્ટ કરવામાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવ્યું હતું, ચાર્જિંગ પછી તબક્કો પુનઃસ્થાપિત કરી શકાતો નથી. અનુરૂપ, ચુંબકીયકરણ ઝડપથી ઘટીને 0.482 μb Fe−1 થાય છે. જેમ જેમ લિથિયલાઈઝેશન આગળ વધે છે તેમ, કોઈ નવો તબક્કો રચાયો નથી, અને (200) અને (220) વર્ગ FeO વિવર્તન શિખરોની તીવ્રતા નબળી પડવા લાગી છે. Fe3O4 સમાન Fe3O3 જ્યારે ઈલેક્ટ્રોડ સંપૂર્ણપણે લિઆલાઇઝ થઈ જાય ત્યારે કોઈ નોંધપાત્ર XRD શિખર જળવાઈ નથી (આકૃતિ 4a). નોંધ કરો કે જ્યારે Fe0.78O0.45 ઇલેક્ટ્રોડ 0.482V થી 1V સુધી ડિસ્ચાર્જ થાય છે, ત્યારે ચુંબકીકરણ (1.266 μb Fe−1 થી વધીને 1.132 μbFe−1), આ FeO થી Fe માં રૂપાંતર પ્રતિક્રિયાને આભારી છે. પછી, સ્રાવના અંતે, ચુંબકીકરણ ધીમે ધીમે ઘટીને 0 μB Fe−XNUMX થયું. આ શોધ સૂચવે છે કે સંપૂર્ણપણે ઘટેલી ધાતુ FeXNUMXNanoparticles હજુ પણ લિથિયમ સ્ટોરેજ રિએક્શનમાં ભાગ લઈ શકે છે, આમ ઇલેક્ટ્રોડ્સનું ચુંબકીયકરણ ઘટાડે છે.

આકૃતિ 3 તબક્કાના સંક્રમણ અને ચુંબકીય પ્રતિભાવના સીટુ અવલોકનોમાં. (a (b) Fe3O4 3 T ના લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્ર પર / Li કોશિકાઓના વિદ્યુતરાસાયણિક ચક્રનું ચુંબકીય બળ માપન.

3. O સિસ્ટમની Fe0/Li2સર્ફેસ કેપેસીટન્સ

Fe3O4 ઇલેક્ટ્રોડ્સના ચુંબકીય ફેરફારો ઓછા વોલ્ટેજ પર થાય છે, જેમાં વધારાની વિદ્યુત રાસાયણિક ક્ષમતા મોટાભાગે ઉત્પન્ન થાય છે, જે કોષની અંદર શોધાયેલ ચાર્જ કેરિયર્સની હાજરી સૂચવે છે. સંભવિત લિથિયમ સ્ટોરેજ મિકેનિઝમનું અન્વેષણ કરવા માટે, ચુંબકીય પરિવર્તનના સ્ત્રોતને નિર્ધારિત કરવા માટે 3V, 4V અને 0.01V પર ચુંબકીકરણ શિખરોના XPS, STEM અને ચુંબકીય પ્રદર્શન સ્પેક્ટ્રમ0.45O1.4Electrodes દ્વારા Fe નો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. પરિણામો દર્શાવે છે કે ચુંબકીય ક્ષણ એ ચુંબકીય પરિવર્તનને અસર કરતું એક મુખ્ય પરિબળ છે, કારણ કે O સિસ્ટમના માપેલ Fe0/Li2The Ms ચુંબકીય એનિસોટ્રોપી અને ઇન્ટરપાર્ટિકલ કપ્લિંગથી પ્રભાવિત થતા નથી.

Fe3O4ને વધુ સમજવા માટે ઓછા વોલ્ટેજ પર ઇલેક્ટ્રોડ્સના ગતિશીલ ગુણધર્મો, વિવિધ સ્કેન દરો પર ચક્રીય વોલ્ટમેટ્રી. આકૃતિ 4a માં બતાવ્યા પ્રમાણે, લંબચોરસ ચક્રીય વોલ્ટામોગ્રામ વળાંક 0.01V અને 1V (આકૃતિ 4a) ની વચ્ચેની વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં દેખાય છે. આકૃતિ 4b બતાવે છે કે Fe3O4A કેપેસિટીવ પ્રતિભાવ ઇલેક્ટ્રોડ પર આવ્યો હતો. સતત વર્તમાન ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા (આકૃતિ 4c) ના અત્યંત ઉલટાવી શકાય તેવા ચુંબકીય પ્રતિભાવ સાથે, ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડનું ચુંબકીયકરણ 1V થી 0.01V સુધી ઘટ્યું અને ચાર્જિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન ફરીથી વધ્યું, જે દર્શાવે છે કે કેપેસિટર જેવું Fe0Of સપાટીની પ્રતિક્રિયા ખૂબ ઉલટાવી શકાય તેવું છે.

આકૃતિ 4 ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રોપર્ટીઝ અને 0.011 V પર સિટુ મેગ્નેટિક કેરેક્ટરાઇઝેશન. (c) 5 T લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્ર હેઠળ ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ વળાંકની તુલનામાં ચુંબકીયકરણમાં ઉલટાવી શકાય તેવું પરિવર્તન.

ઉપર દર્શાવેલ Fe3O4 ઇલેક્ટ્રોડની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ, માળખાકીય અને ચુંબકીય વિશેષતાઓ સૂચવે છે કે વધારાની બેટરી ક્ષમતા Fe0 દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. નેનોપાર્ટિકલ્સની સ્પિન-પોલરાઇઝ્ડ સપાટી કેપેસીટન્સ સાથેના ચુંબકીય ફેરફારોને કારણે થાય છે. સ્પિન-પોલરાઇઝ્ડ કેપેસીટન્સ એ ઇન્ટરફેસ પર સ્પિન-પોલરાઇઝ્ડ ચાર્જ સંચયનું પરિણામ છે અને ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન ચુંબકીય પ્રતિભાવ પ્રદર્શિત કરી શકે છે. Fe3O4 માટે બેઝ ઇલેક્ટ્રોડ, પ્રથમ ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા દરમિયાન, O સબસ્ટ્રેટમાં Li2Fine Fe નેનોપાર્ટિકલ્સમાં વિખેરાઈ ગયું હતું. મોટા સપાટી-થી-વોલ્યુમ ગુણોત્તર અને ઉચ્ચ સ્થાનિક ડી ઓર્બિટલ્સને કારણે ફર્મી સ્તરે રાજ્યોની ઉચ્ચ ઘનતાનો અનુભવ કરે છે. મેયરના અવકાશી ચાર્જ સ્ટોરેજના સૈદ્ધાંતિક મોડલ મુજબ, લેખકોએ પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે કે મેટાલિક ફે નેનોપાર્ટિકલ્સના સ્પિન-સ્પ્લિટિંગ બેન્ડ્સમાં મોટા પ્રમાણમાં ઇલેક્ટ્રોન સંગ્રહિત કરી શકાય છે, જે O નેનોકોમ્પોઝીટ્સમાં Fe/Li2ક્રિએટિંગ સ્પિન-પોલરાઇઝ્ડ સપાટીના કેપેસિટર્સમાં મળી શકે છે. આકૃતિ 5).

આલેખ 5Fe/Li2A O-ઇન્ટરફેસ પર સ્પિન-પોલરાઇઝ્ડ ઇલેક્ટ્રોનની સપાટીની કેપેસીટન્સનું યોજનાકીય રજૂઆત. આયર્નનું બલ્ક સ્પિન ધ્રુવીકરણ; (b) ઓવરસ્ટોર્ડ લિથિયમના સપાટીના કેપેસિટર મોડેલમાં સ્પેસ ચાર્જ ક્ષેત્રની રચના.

સારાંશ અને આઉટલુક

આ લિથિયમ-આયન બેટરી માટે વધારાની સ્ટોરેજ ક્ષમતાના સ્ત્રોતને ઉજાગર કરવા માટે ઓ નેનોકોમ્પોઝીટના આંતરિક ઇલેક્ટ્રોનિક માળખાના ઉત્ક્રાંતિમાં અદ્યતન ઇન-સીટુ મેગ્નેટિક મોનિટરિંગ દ્વારા TM / Li ની તપાસ કરવામાં આવી હતી. પરિણામો દર્શાવે છે કે, Fe2O3/ Li મોડલ સેલ સિસ્ટમ બંનેમાં, ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રીતે ઘટાડેલા Fe નેનોપાર્ટિકલ્સ મોટા પ્રમાણમાં સ્પિન-પોલરાઇઝ્ડ ઇલેક્ટ્રોનનો સંગ્રહ કરી શકે છે, જે કોષની વધુ પડતી ક્ષમતા અને નોંધપાત્ર રીતે બદલાયેલા ઇન્ટરફેસિયલ મેગ્નેટિઝમને કારણે પરિણમે છે. પ્રયોગોએ વધુ પ્રમાણિત કર્યું CoO, NiO, અને FeF4અને Fe2N ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીમાં આવા કેપેસીટન્સની હાજરી લિથિયમ આયન બેટરીમાં મેટલ નેનોપાર્ટિકલ્સની સ્પિન-પોલરાઇઝ્ડ સપાટી કેપેસીટન્સનું અસ્તિત્વ સૂચવે છે અને અન્ય સંક્રમણમાં આ અવકાશી ચાર્જ સ્ટોરેજ મિકેનિઝમના ઉપયોગ માટે પાયો નાખે છે. મેટલ સંયોજન આધારિત ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી.

સાહિત્ય લિંક

સંક્રમણ મેટલ ઓક્સાઇડ લિથિયમ-આયન બેટરીમાં વધારાની સંગ્રહ ક્ષમતા સિટુ મેગ્નેટમેટ્રી દ્વારા જાહેર કરવામાં આવી છે (નેચર મટિરિયલ્સ , 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)

લિથિયમ ઇલેક્ટ્રોડ વેફર ડિઝાઇન ફોર્મ્યુલાનો પ્રભાવ અને પ્રભાવ પર ઇલેક્ટ્રોડ વેફર ખામી

1. પોલ ફિલ્મ ડિઝાઇન ફાઉન્ડેશન લેખ

લિથિયમ બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ એ કણોથી બનેલું કોટિંગ છે, જે ધાતુના પ્રવાહી પર સમાનરૂપે લાગુ પડે છે. લિથિયમ આયન બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ કોટિંગને સંયુક્ત સામગ્રી તરીકે ગણી શકાય, જે મુખ્યત્વે ત્રણ ભાગોથી બનેલું છે:

(1) સક્રિય પદાર્થના કણો;

(2) વાહક એજન્ટનો ઘટક તબક્કો અને એજન્ટ (કાર્બન એડહેસિવ તબક્કો);

(3) છિદ્ર, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે ભરો.

દરેક તબક્કાના વોલ્યુમ સંબંધને આ રીતે દર્શાવવામાં આવે છે:

છિદ્રાળુતા + જીવંત પદાર્થ વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક + કાર્બન એડહેસિવ તબક્કા વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક =1

લિથિયમ બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ ડિઝાઇનની ડિઝાઇન ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, અને હવે લિથિયમ બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ ડિઝાઇનનું મૂળભૂત જ્ઞાન ટૂંકમાં રજૂ કરવામાં આવ્યું છે.

(1) ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીની સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીની સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા, એટલે કે, વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં સામેલ સામગ્રીમાંના તમામ લિથિયમ આયનો દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવતી ક્ષમતા, તેનું મૂલ્ય નીચેના સમીકરણ દ્વારા ગણવામાં આવે છે:

ઉદાહરણ તરીકે, LiFePO4મોલર માસ 157.756 g/mol છે, અને તેની સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા છે:

આ ગણતરી કરેલ મૂલ્ય માત્ર સૈદ્ધાંતિક ગ્રામ ક્ષમતા છે. સામગ્રીની ઉલટાવી શકાય તેવું માળખું સુનિશ્ચિત કરવા માટે, વાસ્તવિક લિથિયમ આયન દૂર કરવાનો ગુણાંક 1 કરતા ઓછો છે, અને સામગ્રીની વાસ્તવિક ગ્રામ ક્ષમતા છે:

સામગ્રીની વાસ્તવિક ગ્રામ ક્ષમતા = લિથિયમ આયન અનપ્લગિંગ ગુણાંકની સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા

(2) બેટરી ડિઝાઇન ક્ષમતા અને અત્યંત એકતરફી ઘનતા બેટરી ડિઝાઇન ક્ષમતાની ગણતરી નીચેના સૂત્ર દ્વારા કરી શકાય છે: બેટરી ડિઝાઇન ક્ષમતા = કોટિંગ સપાટી ઘનતા સક્રિય સામગ્રી ગુણોત્તર સક્રિય સામગ્રી ગ્રામ ક્ષમતા પોલ શીટ કોટિંગ વિસ્તાર

તેમાંથી, કોટિંગની સપાટીની ઘનતા એ મુખ્ય ડિઝાઇન પરિમાણ છે. જ્યારે કોમ્પેક્શન ડેન્સિટી અપરિવર્તિત હોય છે, ત્યારે કોટિંગની સપાટીની ઘનતામાં વધારો એટલે કે પોલ શીટની જાડાઈ વધે છે, ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સમિશન અંતર વધે છે અને ઇલેક્ટ્રોન પ્રતિકાર વધે છે, પરંતુ વધારો ડિગ્રી મર્યાદિત છે. જાડા ઇલેક્ટ્રોડ શીટમાં, ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં લિથિયમ આયનોના સ્થાનાંતરણ અવરોધમાં વધારો એ ગુણોત્તરની લાક્ષણિકતાઓને અસર કરતું મુખ્ય કારણ છે. છિદ્રાળુતા અને છિદ્રોના વળાંકને ધ્યાનમાં લેતા, છિદ્રમાં આયનોનું સ્થળાંતર અંતર ધ્રુવ શીટની જાડાઈ કરતા અનેક ગણું વધારે છે.

(3) નેગેટિવ-પોઝિટિવ ક્ષમતા ગુણોત્તર N/P નેગેટિવ ક્ષમતા અને સકારાત્મક ક્ષમતાના ગુણોત્તરને આ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:

N/P 1.0 કરતા વધારે હોવો જોઈએ, સામાન્ય રીતે 1.04~1.20, જે મુખ્યત્વે સલામતી ડિઝાઇનમાં છે, નકારાત્મક બાજુ લિથિયમ આયનને સ્વીકૃતિ સ્ત્રોત વિના વરસાદથી અટકાવવા માટે, કોટિંગ વિચલન જેવી પ્રક્રિયા ક્ષમતાને ધ્યાનમાં લેવા માટે ડિઝાઇન. જો કે, જ્યારે N/P ખૂબ મોટી હોય, ત્યારે બેટરી બદલી ન શકાય તેવી ક્ષમતા ગુમાવશે, જેના પરિણામે બેટરીની ક્ષમતા ઓછી થશે અને બેટરીની ઉર્જા ઘનતા ઓછી થશે.

લિથિયમ ટાઇટેનેટ એનોડ માટે, હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ વધારાની ડિઝાઇન અપનાવવામાં આવે છે, અને બેટરીની ક્ષમતા લિથિયમ ટાઇટેનેટ એનોડની ક્ષમતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. હકારાત્મક વધારાની ડિઝાઇન બેટરીના ઉચ્ચ તાપમાનની કામગીરીને સુધારવા માટે અનુકૂળ છે: ઉચ્ચ તાપમાનનો ગેસ મુખ્યત્વે નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાંથી આવે છે. હકારાત્મક વધારાની ડિઝાઇનમાં, નકારાત્મક સંભવિત ઓછી છે, અને લિથિયમ ટાઇટેનેટની સપાટી પર SEI ફિલ્મ બનાવવી સરળ છે.

(4) કોટિંગની કોમ્પેક્શન ડેન્સિટી અને પોરોસિટી ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં, બેટરી ઇલેક્ટ્રોડની કોટિંગ કોમ્પેક્શન ડેન્સિટીની ગણતરી નીચેના સૂત્ર દ્વારા કરવામાં આવે છે. જ્યારે પોલ શીટને રોલ કરવામાં આવે છે, ત્યારે મેટલ ફોઇલ વિસ્તૃત થાય છે તે ધ્યાનમાં લેતા, રોલર પછી કોટિંગની સપાટીની ઘનતા નીચેના સૂત્ર દ્વારા ગણવામાં આવે છે.

અગાઉ સૂચવ્યા મુજબ, કોટિંગમાં જીવંત સામગ્રીનો તબક્કો, કાર્બન એડહેસિવ તબક્કો અને છિદ્રોનો સમાવેશ થાય છે, અને છિદ્રાળુતાની ગણતરી નીચેના સમીકરણ દ્વારા કરી શકાય છે.

તેમની વચ્ચે, કોટિંગની સરેરાશ ઘનતા છે: લિથિયમ બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ એ કોટિંગના પાવડર કણોનો એક પ્રકાર છે, કારણ કે પાવડર કણોની સપાટી ખરબચડી, અનિયમિત આકાર, જ્યારે સંચય થાય છે, કણો અને કણો વચ્ચેના કણો અને કેટલાક કણો પોતે તિરાડો અને છિદ્રો ધરાવે છે, તેથી પાવડર વોલ્યુમ સહિત પાવડર વોલ્યુમ, પાવડર કણો અને કણો વચ્ચેના છિદ્રો, તેથી, ઇલેક્ટ્રોડ કોટિંગ ઘનતા અને છિદ્રાળુતા રજૂઆતની અનુરૂપ વિવિધતા. પાવડર કણોની ઘનતા એકમ વોલ્યુમ દીઠ પાવડરના સમૂહનો સંદર્ભ આપે છે. પાવડરના જથ્થા અનુસાર, તેને ત્રણ પ્રકારોમાં વહેંચવામાં આવે છે: સાચી ઘનતા, કણોની ઘનતા અને સંચય ઘનતા. વિવિધ ઘનતા નીચે પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:

1. સાચી ઘનતા એ કણોના આંતરિક અને બાહ્ય અવકાશને બાદ કરતાં પાવડર સમૂહને વોલ્યુમ (વાસ્તવિક વોલ્યુમ) દ્વારા વિભાજિત કરીને મેળવેલી ઘનતાને દર્શાવે છે. એટલે કે, તમામ શૂન્યાવકાશના જથ્થાને બાદ કરતાં પદાર્થની ઘનતા પોતે જ પ્રાપ્ત થાય છે.
2. કણોની ઘનતા એ ખુલ્લા છિદ્ર અને બંધ છિદ્ર સહિત કણોના જથ્થા દ્વારા વિભાજિત પાવડર સમૂહને વિભાજિત કરીને મેળવેલા કણોની ઘનતાનો સંદર્ભ આપે છે. એટલે કે, કણો વચ્ચેનું અંતર, પરંતુ કણોની અંદરના બારીક છિદ્રો નહીં, કણોની ઘનતા પોતે.
3. સંચય ઘનતા, એટલે કે, કોટિંગ ઘનતા, પાવડર દ્વારા રચાયેલી કોટિંગના જથ્થા દ્વારા વિભાજિત પાવડર સમૂહ દ્વારા મેળવેલી ઘનતાને સંદર્ભિત કરે છે. વપરાયેલ વોલ્યુમમાં કણોના છિદ્રો અને કણો વચ્ચેની ખાલી જગ્યાઓનો સમાવેશ થાય છે.

સમાન પાવડર માટે, સાચી ઘનતા> કણોની ઘનતા> પેકિંગ ઘનતા. પાવડરની છિદ્રાળુતા એ પાવડર પાર્ટિકલ કોટિંગમાં છિદ્રોનો ગુણોત્તર છે, એટલે કે, પાવડર કણો અને કણોના છિદ્રો વચ્ચેના રદબાતલના જથ્થાનો ગુણોત્તર કોટિંગના કુલ જથ્થા સાથે, જે સામાન્ય રીતે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. ટકાવારી તરીકે. પાવડરની છિદ્રાળુતા એ પાર્ટિકલ મોર્ફોલોજી, સપાટીની સ્થિતિ, કણોનું કદ અને કણોના કદના વિતરણને લગતી વ્યાપક મિલકત છે. તેની છિદ્રાળુતા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અને લિથિયમ આયન ટ્રાન્સમિશનની ઘૂસણખોરીને સીધી અસર કરે છે. સામાન્ય રીતે, છિદ્રાળુતા જેટલી મોટી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઘૂસણખોરી સરળ અને લિથિયમ આયન ટ્રાન્સમિશન ઝડપી. તેથી, લિથિયમ બેટરીની ડિઝાઇનમાં, કેટલીકવાર છિદ્રાળુતા નક્કી કરવા માટે, સામાન્ય રીતે વપરાતી પારાના દબાણની પદ્ધતિ, ગેસ શોષણ પદ્ધતિ, વગેરે. ઘનતાની ગણતરીનો ઉપયોગ કરીને પણ મેળવી શકાય છે. ગણતરીઓ માટે વિવિધ ઘનતાનો ઉપયોગ કરતી વખતે છિદ્રાળુતા પણ અલગ-અલગ અસરો ધરાવી શકે છે. જ્યારે જીવંત પદાર્થની છિદ્રાળુતાની ઘનતા, વાહક એજન્ટ અને બાઈન્ડરની સાચી ઘનતા દ્વારા ગણતરી કરવામાં આવે છે, ત્યારે ગણતરી કરેલ છિદ્રાળુતામાં કણો વચ્ચેના અંતર અને કણોની અંદરના અંતરનો સમાવેશ થાય છે. જ્યારે જીવંત પદાર્થ, વાહક એજન્ટ અને બાઈન્ડરની છિદ્રાળુતાની ગણતરી કણોની ઘનતા દ્વારા કરવામાં આવે છે, ત્યારે ગણતરી કરેલ છિદ્રાળુતામાં કણો વચ્ચેના અંતરનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ કણોની અંદરના અંતરનો સમાવેશ થતો નથી. તેથી, લિથિયમ બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ શીટના છિદ્રનું કદ પણ મલ્ટિ-સ્કેલ છે, સામાન્ય રીતે કણો વચ્ચેનું અંતર માઇક્રોન સ્કેલના કદમાં હોય છે, જ્યારે કણોની અંદરનું અંતર નેનોમીટરથી સબ-સબમાઇક્રોન સ્કેલમાં હોય છે. છિદ્રાળુ ઇલેક્ટ્રોડમાં, પરિવહન ગુણધર્મોનો સંબંધ જેમ કે અસરકારક પ્રસરણ અને વાહકતા નીચેના સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે:

જ્યાં D0 એ સામગ્રીના આંતરિક પ્રસાર (વહન) દરનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, ε અનુરૂપ તબક્કાનો વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક છે, અને τ એ અનુરૂપ તબક્કાનું પરિભ્રમણ વક્રતા છે. મેક્રોસ્કોપિક સજાતીય મોડેલમાં, છિદ્રાળુ ઇલેક્ટ્રોડ્સની અસરકારક હકારાત્મકતાનો અંદાજ કાઢવા માટે ગુણાંક ɑ =1.5 લેતા, બ્રુગમેન સંબંધનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે.

છિદ્રાળુ ઇલેક્ટ્રોડ્સના છિદ્રોમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ભરાય છે, જેમાં લિથિયમ આયન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે, અને લિથિયમ આયનોની વહન લાક્ષણિકતાઓ છિદ્રાળુતા સાથે નજીકથી સંબંધિત છે. છિદ્રાળુતા જેટલી મોટી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તબક્કાના વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક જેટલું ઊંચું, અને લિથિયમ આયનોની અસરકારક વાહકતા વધારે. સકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ શીટમાં, ઇલેક્ટ્રોન કાર્બન એડહેસિવ તબક્કા દ્વારા પ્રસારિત થાય છે, કાર્બન એડહેસિવ તબક્કાના વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક અને કાર્બન એડહેસિવ તબક્કાનો ચકરાવો ઇલેક્ટ્રોનની અસરકારક વાહકતાને સીધી રીતે નિર્ધારિત કરે છે.

કાર્બન એડહેસિવ તબક્કાની છિદ્રાળુતા અને વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક વિરોધાભાસી છે, અને મોટી છિદ્રાળુતા અનિવાર્યપણે કાર્બન એડહેસિવ તબક્કાના વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક તરફ દોરી જાય છે, તેથી, આકૃતિ 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, લિથિયમ આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનના અસરકારક વહન ગુણધર્મો પણ વિરોધાભાસી છે. જેમ જેમ છિદ્રાળુતા ઘટે છે તેમ, લિથિયમ આયન અસરકારક વાહકતા ઘટે છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન અસરકારક વાહકતા વધે છે. ઇલેક્ટ્રોડ ડિઝાઇનમાં બંનેને કેવી રીતે સંતુલિત કરવું તે પણ મહત્વપૂર્ણ છે.

આકૃતિ 2 છિદ્રાળુતા અને લિથિયમ આયન અને ઇલેક્ટ્રોન વાહકતાનું યોજનાકીય આકૃતિ

2. ધ્રુવની ખામીઓનો પ્રકાર અને શોધ

 

હાલમાં, બેટરી પોલની તૈયારીની પ્રક્રિયામાં, વધુને વધુ ઓનલાઈન ડિટેક્શન ટેક્નોલોજી અપનાવવામાં આવે છે, જેથી ઉત્પાદનોની ઉત્પાદન ખામીને અસરકારક રીતે ઓળખી શકાય, ખામીયુક્ત ઉત્પાદનોને દૂર કરી શકાય અને ઉત્પાદન લાઇનને સમયસર પ્રતિસાદ આપી શકાય, ઉત્પાદનમાં સ્વચાલિત અથવા મેન્યુઅલ ગોઠવણો. પ્રક્રિયા, ખામીયુક્ત દર ઘટાડવા માટે.

પોલ શીટના ઉત્પાદનમાં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી ઓન-લાઈન ડિટેક્શન ટેક્નોલોજીઓમાં સ્લરી લાક્ષણિકતા શોધ, પોલ શીટ ગુણવત્તા શોધ, પરિમાણ શોધ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે: (1) ઓનલાઈન સ્નિગ્ધતા મીટર સીધા કોટિંગ સ્ટોરેજ ટાંકીમાં સ્થાપિત થયેલ છે. વાસ્તવિક સમયમાં સ્લરીની લાક્ષણિકતાઓ, સ્લરીની સ્થિરતાનું પરીક્ષણ કરો; (2) કોટિંગ પ્રક્રિયામાં એક્સ-રે અથવા β-રેનો ઉપયોગ કરવો, તેની ઉચ્ચ માપન ચોકસાઈ, પરંતુ મોટા રેડિયેશન, સાધનોની ઊંચી કિંમત અને જાળવણીની મુશ્કેલી; (3) પોલ શીટની જાડાઈને માપવા માટે લેસર ઓનલાઈન જાડાઈ માપન ટેક્નોલોજી લાગુ કરવામાં આવે છે, માપનની ચોકસાઈ ± 1. 0 μm સુધી પહોંચી શકે છે, તે વાસ્તવિક સમયમાં માપવામાં આવેલી જાડાઈ અને જાડાઈના ફેરફારના વલણને પણ પ્રદર્શિત કરી શકે છે, ડેટા ટ્રેસિબિલિટીની સુવિધા આપે છે. અને વિશ્લેષણ; (4) CCD વિઝન ટેક્નોલોજી, એટલે કે, રેખા એરે CCD નો ઉપયોગ માપેલ ઑબ્જેક્ટને સ્કેન કરવા માટે થાય છે, રીઅલ-ટાઇમ ઇમેજ પ્રોસેસિંગ અને ખામી શ્રેણીઓનું વિશ્લેષણ, ધ્રુવ શીટની સપાટીની ખામીઓની બિન-વિનાશક ઓનલાઈન તપાસનો ખ્યાલ આવે છે.

ગુણવત્તા નિયંત્રણ માટેના સાધન તરીકે, ખામીઓ અને બેટરીની કામગીરી વચ્ચેના સહસંબંધને સમજવા માટે ઓનલાઈન ટેસ્ટીંગ ટેકનોલોજી પણ જરૂરી છે, જેથી અર્ધ-તૈયાર ઉત્પાદનો માટે લાયક/અયોગ્ય માપદંડો નક્કી કરી શકાય.

પછીના ભાગમાં, લિથિયમ-આયન બેટરીની સપાટીની ખામી શોધવાની નવી પદ્ધતિ, ઇન્ફ્રારેડ થર્મલ ઇમેજિંગ ટેક્નોલોજી અને આ વિવિધ ખામીઓ અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કામગીરી વચ્ચેનો સંબંધ ટૂંકમાં રજૂ કરવામાં આવ્યો છે. ડી. મોહંતીનો સંપર્ક કરો મોહંતી એટ અલ દ્વારા સંપૂર્ણ અભ્યાસ.

(1) ધ્રુવ શીટ સપાટી પર સામાન્ય ખામીઓ

આકૃતિ 3 લિથિયમ આયન બેટરી ઇલેક્ટ્રોડની સપાટી પરની સામાન્ય ખામીઓ બતાવે છે, જેમાં ડાબી બાજુની ઓપ્ટિકલ ઈમેજ અને જમણી બાજુએ થર્મલ ઈમેજર દ્વારા કેપ્ચર કરાયેલ ઈમેજ છે.

આકૃતિ 3 ધ્રુવ શીટની સપાટી પર સામાન્ય ખામીઓ: (a, b) બલ્જ પરબિડીયું / એકંદર; (c, d) ડ્રોપ સામગ્રી / પિનહોલ; (e, f) મેટલ વિદેશી શરીર; (g, h) અસમાન કોટિંગ

 

(A, b) ઉભા થયેલા બલ્જ/એગ્રીગેટ, આવી ખામીઓ આવી શકે છે જો સ્લરી સમાનરૂપે હલાવવામાં આવે અથવા કોટિંગની ગતિ અસ્થિર હોય. એડહેસિવ અને કાર્બન બ્લેક વાહક એજન્ટોનું એકત્રીકરણ સક્રિય ઘટકોની ઓછી સામગ્રી અને ધ્રુવીય ગોળીઓના ઓછા વજન તરફ દોરી જાય છે.

 

(c, d) ડ્રોપ / પિનહોલ, આ ખામીયુક્ત વિસ્તારો કોટેડ નથી અને સામાન્ય રીતે સ્લરીમાં પરપોટા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. તેઓ સક્રિય સામગ્રીની માત્રા ઘટાડે છે અને કલેક્ટરને ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં ખુલ્લા પાડે છે, આમ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ક્ષમતામાં ઘટાડો થાય છે.

 

(E, f) મેટલ ફોરેન બોડીઝ, સ્લરી અથવા મેટલ ફોરેન બોડીઝ સાધનો અને પર્યાવરણમાં રજૂ કરવામાં આવે છે અને મેટલ ફોરેન બોડી લિથિયમ બેટરીને ભારે નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. મોટા ધાતુના કણો ડાયાફ્રેમને સીધું જ ક્ષતિગ્રસ્ત કરે છે, પરિણામે હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે શોર્ટ સર્કિટ થાય છે, જે ભૌતિક શોર્ટ સર્કિટ છે. વધુમાં, જ્યારે ધાતુના વિદેશી શરીરને હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાં મિશ્રિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે ચાર્જિંગ પછી હકારાત્મક સંભવિતતા વધે છે, ધાતુ ઉકેલે છે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા ફેલાય છે, અને પછી નકારાત્મક સપાટી પર અવક્ષેપ કરે છે, અને અંતે ડાયાફ્રેમને પંચર કરે છે, શોર્ટ સર્કિટ બનાવે છે, જે રાસાયણિક વિસર્જન શોર્ટ સર્કિટ છે. બેટરી ફેક્ટરી સાઇટમાં સૌથી સામાન્ય ધાતુની વિદેશી સંસ્થાઓ Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS, વગેરે છે.

 

(g, h) અસમાન કોટિંગ, જેમ કે સ્લરીનું મિશ્રણ પૂરતું નથી, જ્યારે કણ મોટા હોય ત્યારે કણની સુંદરતા પટ્ટાઓ દેખાવા માટે સરળ હોય છે, પરિણામે અસમાન કોટિંગ થાય છે, જે બેટરીની ક્ષમતાની સુસંગતતાને અસર કરશે, અને સંપૂર્ણપણે દેખાશે. કોઈ કોટિંગ પટ્ટા નથી, ક્ષમતા અને સલામતી પર અસર કરે છે.

(2) પોલ ચિપ સરફેસ ડિફેક્ટ ડિટેક્શન ટેક્નોલોજી ઇન્ફ્રારેડ (IR) થર્મલ ઇમેજિંગ ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ ડ્રાય ઇલેક્ટ્રોડ પરના નાના ખામીને શોધવા માટે થાય છે જે લિથિયમ-આયન બેટરીના પ્રભાવને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. ઓનલાઈન તપાસ દરમિયાન, જો ઈલેક્ટ્રોડની ખામી અથવા પ્રદૂષક શોધી કાઢવામાં આવે, તો તેને પોલ શીટ પર ચિહ્નિત કરો, તેને અનુગામી પ્રક્રિયામાં દૂર કરો, અને તેને ઉત્પાદન લાઇન પર પ્રતિસાદ આપો, અને ખામીને દૂર કરવા માટે પ્રક્રિયાને સમયસર ગોઠવો. ઇન્ફ્રારેડ કિરણ એ એક પ્રકારનું ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ છે જે રેડિયો તરંગો અને દૃશ્યમાન પ્રકાશ જેવી જ પ્રકૃતિ ધરાવે છે. એક ખાસ ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણનો ઉપયોગ કોઈ વસ્તુની સપાટીના તાપમાનના વિતરણને માનવ આંખની દૃશ્યમાન ઈમેજમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે અને કોઈ વસ્તુની સપાટીના તાપમાનના વિતરણને વિવિધ રંગોમાં પ્રદર્શિત કરવા માટે તેને ઈન્ફ્રારેડ થર્મલ ઈમેજિંગ ટેકનોલોજી કહેવામાં આવે છે. આ ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણને ઈન્ફ્રારેડ થર્મલ ઈમેજર કહેવામાં આવે છે. નિરપેક્ષ શૂન્ય (-273℃) થી ઉપરના તમામ પદાર્થો ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશન ઉત્સર્જિત કરે છે.
આકૃતિ 4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઇન્ફ્રારેડ થર્મલ એપ્રોક્સિમેટર (IR કૅમેરા) ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટર અને ઑપ્ટિકલ ઇમેજિંગ ઉદ્દેશ્યનો ઉપયોગ કરીને માપેલા લક્ષ્ય ઑબ્જેક્ટની ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશન ઊર્જા વિતરણ પેટર્નને સ્વીકારે છે અને તેને મેળવવા માટે ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટરના પ્રકાશસંવેદનશીલ તત્વ પર પ્રતિબિંબિત કરે છે. ઇન્ફ્રારેડ થર્મલ ઇમેજ, જે ઑબ્જેક્ટની સપાટી પરના થર્મલ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન ફીલ્ડને અનુરૂપ છે. જ્યારે કોઈ વસ્તુની સપાટી પર કોઈ ખામી હોય છે, ત્યારે તે વિસ્તારમાં તાપમાન બદલાય છે. તેથી, આ તકનીકનો ઉપયોગ ઑબ્જેક્ટની સપાટી પરની ખામીઓને શોધવા માટે પણ થઈ શકે છે, ખાસ કરીને કેટલીક ખામીઓ માટે યોગ્ય છે જેને ઓપ્ટિકલ ડિટેક્શન માધ્યમથી ઓળખી શકાતી નથી. જ્યારે લિથિયમ આયન બેટરીના ડ્રાયિંગ ઇલેક્ટ્રોડને ઓનલાઈન શોધી કાઢવામાં આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોડ ઇલેક્ટ્રોડ પ્રથમ ફ્લેશ દ્વારા ઇરેડિયેટ થાય છે, સપાટીનું તાપમાન બદલાય છે, અને પછી સપાટીનું તાપમાન થર્મલ ઇમેજર દ્વારા શોધી કાઢવામાં આવે છે. હીટ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન ઇમેજને વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવામાં આવે છે, અને સપાટીની ખામીઓને શોધવા અને સમયસર ચિહ્નિત કરવા માટે ઇમેજનું વાસ્તવિક સમયમાં પ્રક્રિયા અને વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. મોહંતી અભ્યાસે ઇલેક્ટ્રોડ શીટ સપાટીની તાપમાન વિતરણ છબીને શોધવા માટે કોટર સૂકવવાના ઓવનના આઉટલેટ પર થર્મલ ઈમેજર સ્થાપિત કર્યું.

આકૃતિ 5 (a) એ થર્મલ ઈમેજર દ્વારા શોધાયેલ NMC પોઝિટિવ પોલ શીટની કોટિંગ સપાટીનો તાપમાન વિતરણ નકશો છે, જેમાં ખૂબ જ નાની ખામી છે જેને નરી આંખે ઓળખી શકાતી નથી. રૂટ સેગમેન્ટને અનુરૂપ તાપમાન વિતરણ વળાંક આંતરિક ઇનસેટમાં દર્શાવવામાં આવે છે, ખામી બિંદુ પર તાપમાનમાં વધારો થાય છે. આકૃતિ 5 (b) માં, ધ્રુવ શીટની સપાટીની ખામીને અનુરૂપ, સંબંધિત બૉક્સમાં તાપમાન સ્થાનિક રીતે વધે છે. અંજીર. 6 એ ખામીઓનું અસ્તિત્વ દર્શાવતી નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ શીટની સપાટીના તાપમાનનું વિતરણ રેખાકૃતિ છે, જ્યાં તાપમાનમાં વધારો થવાની ટોચ બબલ અથવા એકંદરને અનુરૂપ છે, અને તાપમાનમાં ઘટાડો થવાનો વિસ્તાર પિનહોલ અથવા ડ્રોપને અનુરૂપ છે.

આકૃતિ 5 હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ શીટ સપાટીનું તાપમાન વિતરણ

આકૃતિ 6 નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સપાટીનું તાપમાન વિતરણ

 

તે જોઈ શકાય છે કે તાપમાન વિતરણની થર્મલ ઇમેજિંગ શોધ એ ધ્રુવ શીટ સપાટીની ખામી શોધવાનું એક સારું માધ્યમ છે, જેનો ઉપયોગ પોલ શીટ ઉત્પાદનના ગુણવત્તા નિયંત્રણ માટે થઈ શકે છે.3. બેટરીની કામગીરી પર પોલ શીટ સપાટીની ખામીની અસર

 

(1) બેટરી ગુણક ક્ષમતા અને કુલોમ્બ કાર્યક્ષમતા પર અસર

આકૃતિ 7 બેટરી ગુણક ક્ષમતા અને કુલેન કાર્યક્ષમતા પર એકંદર અને પિનહોલનો પ્રભાવ વળાંક દર્શાવે છે. એકંદર વાસ્તવમાં બેટરીની ક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે, પરંતુ કુલેન કાર્યક્ષમતાને ઘટાડી શકે છે. પિનહોલ બેટરીની ક્ષમતા અને કુલુનની કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કરે છે અને કુલનની કાર્યક્ષમતા ઉચ્ચ દરે ઘણી ઓછી થાય છે.

બેટરીની ક્ષમતા પર આકૃતિ 7 કેથોડ એકંદર અને પિનહોલની અસર અને આકૃતિ 8 ની કાર્યક્ષમતા અસમાન કોટિંગ છે, અને બેટરીની ક્ષમતા પર મેટલ ફોરેન બોડી Co અને Al અને કાર્યક્ષમતા વળાંકની અસર, અસમાન કોટિંગ બેટરી યુનિટ માસ ક્ષમતા 10% ઘટાડે છે - 20%, પરંતુ સમગ્ર બેટરી ક્ષમતામાં 60% ઘટાડો થયો, આ દર્શાવે છે કે ધ્રુવીય ભાગમાં જીવંત સમૂહ નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડો થયો છે. મેટલ કો વિદેશી શરીરની ક્ષમતા અને કુલોમ્બ કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો થયો, 2C અને 5C ઉચ્ચ વિસ્તરણમાં પણ, ક્ષમતા બિલકુલ નથી, જે લિથિયમ અને લિથિયમ એમ્બેડેડની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયામાં મેટલ કોની રચનાને કારણે હોઈ શકે છે, અથવા તે મેટલ કણો હોઈ શકે છે. ડાયાફ્રેમના છિદ્રને કારણે માઇક્રો શોર્ટ સર્કિટ બ્લોક થઈ ગયું.

આકૃતિ 8 બેટરી ગુણક ક્ષમતા અને કુલેન કાર્યક્ષમતા પર હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ અસમાન કોટિંગ અને મેટલ વિદેશી સંસ્થાઓ Co અને Alની અસરો

કેથોડ શીટની ખામીઓનો સારાંશ: કેથોડ શીટ કોટિંગમાં રહેલા એટ્સ બેટરીની કુલોમ્બ કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે. પોઝિટિવ કોટિંગનો પિનહોલ કુલોમ્બની કાર્યક્ષમતાને ઘટાડે છે, જેના પરિણામે નબળા ગુણક પ્રદર્શનમાં પરિણમે છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ વર્તમાન ઘનતા પર. વિજાતીય કોટિંગ નબળી વિસ્તૃતીકરણ પ્રદર્શન દર્શાવે છે. ધાતુના કણોના પ્રદૂષકો માઇક્રો-શોર્ટ સર્કિટનું કારણ બની શકે છે અને તેથી બેટરીની ક્ષમતામાં ઘણો ઘટાડો કરી શકે છે.
આકૃતિ 9 બેટરીની ગુણક ક્ષમતા અને કુલુન કાર્યક્ષમતા પર નકારાત્મક લિકેજ ફોઇલ સ્ટ્રીપની અસર દર્શાવે છે. જ્યારે નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ પર લીકેજ થાય છે, ત્યારે બેટરીની ક્ષમતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી થાય છે, પરંતુ ગ્રામ ક્ષમતા સ્પષ્ટ નથી, અને કુલુન કાર્યક્ષમતા પર અસર નોંધપાત્ર નથી.

 

આકૃતિ 9 બેટરી ગુણક ક્ષમતા અને કુલુન કાર્યક્ષમતા પર નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ લિકેજ ફોઇલ સ્ટ્રીપનો પ્રભાવ (2) બેટરી ગુણક ચક્ર પ્રદર્શન પર પ્રભાવ આકૃતિ 10 એ બેટરી ગુણક ચક્ર પર ઇલેક્ટ્રોડ સપાટીની ખામીના પ્રભાવનું પરિણામ છે. પ્રભાવના પરિણામોનો સારાંશ નીચે મુજબ છે:
એકત્રીકરણ: 2C પર, 200 ચક્રનો ક્ષમતા જાળવણી દર 70% છે અને ખામીયુક્ત બેટરી 12% છે, જ્યારે 5C ચક્રમાં, 200 ચક્રનો ક્ષમતા જાળવણી દર 50% છે અને ખામીયુક્ત બેટરી 14% છે.
નીડલહોલ: ક્ષમતા એટેન્યુએશન સ્પષ્ટ છે, પરંતુ કોઈ એકંદર ખામી એટેન્યુએશન ઝડપી નથી, અને 200 ચક્ર 2C અને 5Cનો ક્ષમતા જાળવણી દર અનુક્રમે 47% અને 40% છે.
મેટલ ફોરેન બોડી: મેટલ કો ફોરેન બોડીની ક્ષમતા ઘણા ચક્ર પછી લગભગ 0 છે, અને મેટલ ફોરેન બોડી અલ ફોઇલની 5C ચક્ર ક્ષમતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે.
લીક સ્ટ્રીપ: સમાન લિકેજ વિસ્તાર માટે, બહુવિધ નાની પટ્ટાઓની બેટરી ક્ષમતા મોટી પટ્ટી (47C માં 200 ચક્ર માટે 5%) (7C માં 200 ચક્ર માટે 5%) કરતાં વધુ ઝડપથી ઘટે છે. આ સૂચવે છે કે પટ્ટાઓની સંખ્યા જેટલી મોટી હશે, તેટલી બેટરી સાયકલ પર અસર થશે.

આકૃતિ 10 સેલ રેટ ચક્ર પર ઇલેક્ટ્રોડ શીટ સપાટીની ખામીની અસર

 

સંદર્ભ: [1] ઇન-લાઇન લેસર કેલિપર અને IR થર્મોગ્રાફી પદ્ધતિઓ [J].ANALYTICALMETHODS.2014, 6(3): 674-683 દ્વારા સ્લોટ-ડાઇ-કોટેડ લિથિયમ સેકન્ડરી બેટરીઇલેક્ટ્રોડ્સનું બિન-વિનાશક મૂલ્યાંકન.[2]અસર લિથિયમ-આયન બેટરીના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રદર્શન પર ઇલેક્ટ્રોડ ઉત્પાદન ખામીઓ: બેટરી નિષ્ફળતાના સ્ત્રોતોની સમજણ[J]. પાવર સ્ત્રોતોની જર્નલ.2016, 312: 70-79.