লিথিয়াম আয়রন ফসফেটে ইলেক্ট্রোলাইটে ভিসি কন্টেন্টের প্রভাব

Vinylene কার্বোনেট (VC) উচ্চ এবং নিম্ন উভয় তাপমাত্রার জন্য চমৎকার অভিযোজনযোগ্যতা আছে। ইলেক্ট্রোলাইটে ভিসি যুক্ত করা লিথিয়াম ব্যাটারিতে অ্যানোডের পৃষ্ঠে আরও স্থিতিশীল SEI স্তর গঠনে সহায়তা করতে পারে। তাই, ভিসি-এর বিষয়বস্তু লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LiFePO₄) ব্যাটারির কর্মক্ষমতার উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। এই কাগজটি বিশেষভাবে নিম্ন তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে LiFePO₄ ব্যাটারির বৈদ্যুতিক রাসায়নিক কর্মক্ষমতার উপর VC বিষয়বস্তুর প্রভাব অধ্যয়ন করে। LiFePO₄ ব্যাটারিগুলি তাদের উচ্চ নিরাপত্তা, দীর্ঘ চক্র জীবন, পরিবেশগত বন্ধুত্ব এবং অপেক্ষাকৃত কম খরচের কারণে নতুন শক্তির যানবাহন এবং শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, তারা কম তাপমাত্রায় (বিশেষত -20 ডিগ্রির নিচে) স্রাব ক্ষমতা ক্ষয় এবং শক্তি ধারণ হ্রাসের মতো সমস্যার সম্মুখীন হয়, যা ঠান্ডা অঞ্চলে তাদের ব্যবহার সীমিত করে। এই সমস্যাটির সমাধান করার জন্য, কম-তাপমাত্রার আয়নিক পরিবাহিতা উন্নত করতে, পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া দমন করতে এবং ইলেক্ট্রোড ইন্টারফেসকে স্থিতিশীল করতে, এর ফলে ব্যাটারির নিম্ন-তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা বাড়াতে VC-এর মতো কার্যকরী সংযোজনগুলি প্রায়ই ইলেক্ট্রোলাইটে যোগ করা হয়।

এই গবেষণায়, বিভিন্ন VC বিষয়বস্তু (3.0%, 3.2%, 3.5%, 3.8%) সহ চার ধরনের LiFePO₄ ব্যাটারি ইলেক্ট্রোলাইট প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং থলি কোষে একত্রিত করা হয়েছিল। ক্যাথোড LiFePO₄ ব্যবহার করেছে, এবং অ্যানোড কৃত্রিম গ্রাফাইট ব্যবহার করেছে। সমস্ত ব্যাটারি একই প্রক্রিয়ার অবস্থার অধীনে প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং গঠন এবং ক্ষমতা বিচ্ছুরণ করা হয়েছিল। কম-তাপমাত্রা নিষ্কাশন ক্ষমতা, সরাসরি বর্তমান প্রতিরোধ (DCR), শক্তি দক্ষতা, এবং চক্র জীবন-এর মতো মূল কর্মক্ষমতা সূচকগুলিকে পদ্ধতিগতভাবে তুলনা করার জন্য ব্যাটারির প্রতিটি গ্রুপে -30 ডিগ্রিতে বৈদ্যুতিক রাসায়নিক পরীক্ষা করা হয়েছিল।

1. কম-তাপমাত্রা নিষ্কাশন ক্ষমতা

কম-তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে ব্যাটারির CV বক্ররেখা পরীক্ষা করে এবং CV বক্ররেখার সমন্বিত এলাকা থেকে ব্যাটারির ক্ষমতা গণনা করে।

যখন VC বিষয়বস্তু 3.5% হয়, তখন ব্যাটারিটি -30 ডিগ্রি (5.6 Ah) এ সর্বোচ্চ ডিসচার্জ ক্ষমতা দেখায়, অন্যান্য গোষ্ঠীর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে ভাল (3.0%, 3.2%, এবং 3.8% যথাক্রমে 4.6 Ah, 5.0 Ah, এবং 5.0 Ah)। একটি উপযুক্ত পরিমাণ VC ইলেক্ট্রোলাইটের হিমাঙ্ক কমাতে পারে, আয়ন গতিশীলতা বাড়াতে পারে এবং দ্রাবক স্ফটিককরণকে দমন করতে পারে, যার ফলে নিম্ন-তাপমাত্রার স্রাব কর্মক্ষমতা উন্নত হয়।

2. ডাইরেক্ট কারেন্ট রেজিস্ট্যান্স (DCR)

ব্যাটারির ডিসিআর পরীক্ষাগুলি দেখায় যে যখন ভিসি কন্টেন্ট 3.5% হয়, তখন ডিসিআর সর্বনিম্ন (0.76 mΩ), কম ইন্টারফেসিয়াল প্রতিরোধ এবং উচ্চ লিথিয়াম-আয়ন পরিবহন দক্ষতা নির্দেশ করে। অত্যধিক ভিসি কন্টেন্ট (যেমন, 3.8%) ডিসিআর বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে, এটি পরামর্শ দেয় যে অত্যধিক ভিসি ইন্টারফেসিয়াল প্রতিক্রিয়া প্রতিরোধ বাড়াতে পারে।

3. কম-তাপমাত্রা শক্তি দক্ষতা

যখন VC বিষয়বস্তু 3.5% হয়, তখন ব্যাটারি সর্বোচ্চ শক্তি দক্ষতা প্রদর্শন করে -30 ডিগ্রি (82.0%), অন্যান্য গ্রুপকে ছাড়িয়ে যায় (72.5%~79.0%)। এটি একটি স্থিতিশীল SEI ফিল্ম গঠন, মেরুকরণ ক্ষয়ক্ষতি হ্রাস এবং শক্তি রূপান্তর দক্ষতা বৃদ্ধির প্রচারের জন্য ভিসিকে দায়ী করা হয়।

4. সাইকেল জীবন

300 চক্রের পরে, 3.5% VC বিষয়বস্তু সহ ব্যাটারি সর্বোচ্চ ক্ষমতা ধারণ (97.5%) দেখায়, যা অন্যান্য গোষ্ঠীকে ছাড়িয়ে যায় (90.0%~96.1%)। ভিসি সাইকেল চালানোর সময় গতিশীলভাবে SEI ফিল্মের ত্রুটিগুলি মেরামত করতে পারে, ইলেক্ট্রোলাইট পচন এবং গ্যাস তৈরিতে বাধা দেয়, যার ফলে কম তাপমাত্রায় ব্যাটারির চক্রের আয়ু বাড়ানো যায়।

ACEY-BA3040-20ব্যাটারি চক্র পরীক্ষার সরঞ্জামসাইক্লিক চার্জ এবং ডিসচার্জ পরীক্ষার মাধ্যমে ব্যাটারি প্যাকের জীবনকাল, নির্ভরযোগ্যতা, ক্ষমতা এবং অন্যান্য পরামিতি পরীক্ষা করতে ব্যবহৃত হয়।

• VC প্রাথমিক চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়ার সময় দ্রাবক অণুর আগে গ্রাফাইট অ্যানোড পৃষ্ঠে অগ্রাধিকারমূলকভাবে হ্রাস করে, Li₂CO₃ এর মতো অজৈব উপাদান সমৃদ্ধ একটি ঘন SEI ফিল্ম তৈরি করে। এই ফিল্মের তুলনামূলকভাবে উচ্চ লিথিয়াম-আয়ন ডিফিউশন সহগ রয়েছে।

• একটি উপযুক্ত পরিমাণ ভিসি ইলেক্ট্রোলাইটের সলভেশন কাঠামোকে অপ্টিমাইজ করতে পারে, সান্দ্রতা কমাতে পারে এবং কম তাপমাত্রায় আয়নিক পরিবাহিতা উন্নত করতে পারে।

• অতিরিক্ত ভিসি একটি অত্যধিক পুরু SEI ফিল্ম বা প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করতে পারে, যা কার্যক্ষমতার উন্নতির জন্য প্রকৃতপক্ষে ক্ষতিকারক।

যদিও নিবন্ধটি ভিসি-এর বিভিন্ন পরিমাণের তুলনা করে পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালিয়েছে এবং এই পরীক্ষায় সর্বোত্তম ভিসি বিষয়বস্তু চিহ্নিত করে কিছু পরীক্ষা করেছে, এতে ভিসি ছাড়া একটি নিয়ন্ত্রণ গোষ্ঠী অন্তর্ভুক্ত ছিল না। অতএব, এটি উপসংহারে বলা যায় না যে VC যোগ করা অগত্যা ব্যাটারির কর্মক্ষমতা উন্নত করে।