EN
Rafeindastofnun og Hitaraðrannsóknarrískur í Litíubatteríum
Efnislegar hluti af Litíubatterírafeindum
Líþíumgeymdar hafa í raun áhrif á hvaða tegund leysiefna og salta er blandað í þau. Taktu til dæmis etyleenkarbonat (EC) og dimetýlkarbonat (DMC). Þessi sérstæð leysiefni tryggja að rafstraumurinn geti leyst rétt upp í þessum líþíum saltum, sem hefur bein áhrif á hvernig geymdurinn virkar í heild sinni. Val á leysiefni ákvarðar í raun hluti eins og hversu þétt eða laust vökvið verður og rafstærðirnar þess einnig nokkuð mikilvægt þegar rafeindir þurfa að hreyfast á skýrskotin hátt. Sýnir hlutinn, sérstaklega LiPF6, hefur mikilvægt hlutverk í því að kenna jörnum að ferðast í gegnum geymdar hraðar. Góð rafleiðni jóna þýðir hraðari hleðslu og betri aflafleðslu í heild sinni, sem gerir geymdum kleift að sinna betur í raunverulegum aðstæðum. Framleiðendur bæta einnig við ýmsum bætiefnum í samsætinguna sína. Eldsneytiefni koma í huginn hér. Þessi bæti skipta ekki bara minni eldsneytiferð af en bæta einnig við hitastöðugleika í ýmsum hlutum rafgeymdar kerfisins. Þetta hjálpar til við að koma í veg fyrir ógnvekandi aðstæður frá því að myndast þegar rafgeymdir hlaupa upp í hita í opnunarskeiðum.
Hvernig hitaleit starfir í venjulegum viðmálum
Það er mikilvægt að skilja hvað kemur í veg fyrir þáttun í hitaþrýstingi til að halda litíum-batteríum öruggum. Hvað gerist í hitaþrýstingi? Aðalatriðið er að ketjuverkni af efna- og hitareiknum hefst inni í batteríinu sem að lokum getur eyðilagt það alveg. Allt fer venjulega í gang þegar hitastig hækkar yfir ákveðið hætulegt mark, sem veldur þessum óþægilegu innri rafmagnsstráumum sem við viljum koma í veg fyrir. Margt getur leitt til þessara ábyrgðar, svo sem ofmikið hleðsla, útsetning fyrir mjög há eða lágt hitastig og stundum jafnvel galla í framleiðsluferlinu á verksmiðjum. Tökum til dæmis ofmikið hleðslu sem hefur áhrif á hitastig inni í batteríinu og ruglar upp á efnasambandinu þar til allt fer í rugl. Í samfelldni sýna skýrslur að slíkar ábilunir komi upp mun algengar en margir telja og þess vegna hafa öryggisreglur orðið svo mikilvægar. Lög eins og Batteríaðgerðin reyna að leysa þessar vandamál með því að koma á gildi skýrri reglum um réttan meðferð á batteríum í ýmsum iðnaðargreinum.
Vefjarlag virkja fyrir hitastöðugleika elektrolyta
Það er mikilvægt að hluti séu í samræmi við iðnustuviðmiðin þegar um ræðir að halda rafleiðni stöðugri við háa hita í litíum rafhleðum. Samráðsgreinar eins og IEC og UL ákveða reglurnar fyrir hversu öruggir og traustir þessir rafhlöður verða að vera. Leiðbeiningarnar þeirra nema yfir ýmsar prófanir í kveðju við hitaþol og skapa í grundvallaratriðum lágmarkskröfur svo framleiðendur viti hvaða áþrif verða að vera unnið af vörum sínum áður en þær koma á markað. Þegar fyrirtæki fylgja þessum viðmiðum fá þau kleif yfir á mótmælendur því viðskiptavini óska eftir öruggum vörum sem virka eins og lýst er í auglýsingum. Þegar þessum reglum er fylgt hjálpar það til við að vernda þá sem nota rafhlöðurnar og byggja sterkan heimildarheim í bransanum. Það er ekki bara gott ferli að fylgja þessum viðmiðum heldur nauðsynlegt ef fyrirtæki vilja halda neyðingarlausu um rafhlöðruöryggi hjá notendum í ýmsum notkunum.
N,Nâ²-Karbónýldíímídazól (CDI): Kemi eiginleikar fyrir hitatryggingu
Sameindastefna og hituhlutupplösunarhitastig
N,N -Carbonyldiímídazól, oftast þekkt sem CDI, hefur einkennilega sameindarbyggingu sem á áhrif á hvernig það hegðast við hita. Það sem gerir CDI sérstöðu sér er hæfni þess til að standa háan hita áður en það brist, sem er ástæðan sem margir rannsakendur sjá það sem mikilvægt efni til að bæta öryggið á rafhliðum. Þegar rafhliðar verða heitur við notkun, þá hjálpar þetta einkenni til að halda hlutunum stöðugum og koma í veg fyrir óeðlilegar aðstæður eins og hitaflóknun - eitthvað sem veldur mikið vandræðum fyrir flestar litíum rafhliðar í dag. Þegar litið er á aðgerðir á markaðnum, heldur CDI yfirleitt betur á móti hita en aðrar bætiefni sem eru í boði. Munurinn verður augljós þegar prófanir sýna að samkeppnisefni brist oft á miklu lægra hitastigum, sem leiðir til hraðari tapa á stöðugleika í rafhliðakerfum.
Samræming CDI við karbonátmeðferða elektrolíta
CDI hjálpar raunverulega að hækka hvernig efni byggð á karbonötu gera. Það sem gerist er að þessi efnafræðileg tenging myndar stöðugan aðstæður inni í blöndunni á elektróýtanum með því að jafna efnaendurhverfni. Þann máta sem hún virkar á kemur í veg fyrir óæskilegar hliðsverðar endurhverfni og gerir jönnum auðveldara að hreyfast í gegnum kerfið. Þetta þýðir að litíumgeymdir virka betur og öruggar sem afleiðingu. Rannsóknarstofur víða um heim hefur prófað CDI náið og fundið að það heldur elektrólytskerjum áfram að ganga vel jafnvel í erfiðum aðstæðum. Margir framleiðendur geymja eru þegar að bæta CDI í hönnunina sína vegna þess að reynsluverkefni sýna að það veitir áreiðanleg niðurstöður þegar það er sett í raunveruleg vörur fremur en aðeins í rannsóknastofu.
Samanburður hitastöðvar með venjulegum flæði
Þegar litið er á CDI saman við þá hefðbundnu leysiefni í litíumgeymdum, þá vekur sérstaklega athygli hversu stöðugt það er þegar hlutirnar hitnast. Tölurnar segja sömu söguna – þeytingarhiti eru hærri og hitastöðugleiki ræður lengra en hjá gamlum vinsælum efnum eins og etylenkarbónat eða dimetýlkarbónat. Fyrir þá sem hafa áhyggjur af hversu lengi geymdirnar haldast og við halda þeim öruggum frá hitastreitu, þá er þetta mikilvægt vegna þess að CDI skiptir út fyrir minni líkur á að efnið bristist undir hitastreitu. Margar rannsóknir úr iðnaðinum staðfesta þessar staðhæfingar og margvíslegir sérfræðingar hafa bent á CDI sem yfavorite val á grundvelli þess góða hitastöðugleikans. Þó engin efni sé fullkomin, gerir vaxandi rannsóknarefni grein fyrir af hverju framleiðendur eru að snúa sér að CDI-lausnum til betri hitastýringar í hönnunum á geymdunum sínum.
Virkni CDI í að forða flæðiforfall
Afskráning úrhitavirkni í yfirfullingu
N,N'-Carbonyldiimidazól, oft nefnt CDI, heldur mikilvægu hlutverki í því að halda batteríum öruggum þegar þau verða ofhlaðin. Hver er sérstæða CDI? Það virkar með því að breyta hvernig efnafræðilegar aðgerðir fara fram við háa hita, sem kemur í veg fyrir að óhætt hitun safnist upp inni í rafhliðum. Prófanir í rannsóknarstofu sýna að CDI er mjög árangursríkt þegar batterí eru sett í erfitt umhverfi. Eitt hlutur hefur sérstöðu: það bætir viðbættum verndun á móti þeim aðgerðum sem valda því að batteríin hitnast of mikið eða brást í hröðum hraða. Þar sem óvart ofhleðsla getur átt sér stað, þýðir þetta minni líkur á hitaflók og betri heildar öruggleiki fyrir alla sem nota þessi batterí. Framleiðendur battería bera vittni um þetta, vegna þess að með því að bæta CDI við framleiðsluferlið minnkar á mikilvægum öruggleikavandamálum sem tengjast ofhleðslu.
Bætting í stöðu loðsólar (SEI) skemma
SEI-eindir, eins og stundum er vísað til í skjóra form, hefur mikilvæga hlutverk í hvernig batteríin virka því hún kemur í veg fyrir að rafeindirnir snertu rafleidina beint. Ef þessi hindrun væri ekki til staðar gæfu ýmsar slæmar efnafræðilegar aðgerðir pláss inni í batterín. CDI (Capacitive discharge injection) gerir mikilvægan mun þegar kemur að því að halda SEI-lagið stöðugt, sem þýðir að batteríin lifa lengur en annars væri hægt. Þegar CDI styrkir SEI-lagið myndast mun betri verndandi skjöld umhverfis þær viðkvæmu rafleiddar efni. Á langan tíma hjálpar þessi vernd að koma í veg fyrir að efnum verði hrætt niður. Rannsóknir sem birtar hafa verið í ýmsum rafeindafræðiritum sýna að batteríum sem hefur verið meðhöndluð með CDI myndast sterkari SEI-lög en í venjulegum batteríum. Þessar bættar nýtingar þýða líka raunverulegar kosti í raunverulegum notkun. Framleiðendur sem innleiða CDI tæknina geta markað vörur sínar sem þær sem hafa lengri notkunaröld og betri heildarafköst, sem gefur þeim brýnleika í orkugeymslu markaðnum sem verður aðeins hærri.
Heimild á surra framburða í hitnaustu stillingum
Þegar rafhlöður eru í mikilli hita myndast súrur efni sem geta mikið minnkað hversu vel þær virka og hversu lengi þær eru notanlegar. CDI virkar ákveðinn hátt sem hrópveggur gegn þessu vandamáli, minnkar myndun á súrum aflýsingum sem annars valda rot og gera rafhlöðurnar minna virkanlegar með tímanum. Nýlega birt rannsóknir sýna nákvæmlega hversu miklu betra hlutirnir verða þegar CDI er notað, með mælanlegum lækkunum á sýrustigi innan í rafhölðum. Það sem CDI gildi er ekki eingöngu að koma í veg fyrir slæm efni en það verndar líka mikilvæg hluta á móti skemmdum, sem heldur rafhlöðunum við að virka á samfelldan hátt jafnvel þegar hiti eykst eða aðrar áreittar aðstæður koma til. Í iðnaðarheild verða fyrirtæki sem innleiða CDI tæknina í vörum sínum að búa til rafhlöður sem eru betri í að standa erfiðar umhverfisáhrif samanborið við venjulegar rafhlöður. Þessar betri eiginleikar þýðast beint yfir í lengri notunartíma rafhlöðukerfa fyrir viðskiptavini sem þurfa áreiðanleika í erfiðum aðstæðum.
Framkvæmdar fengið yfir venjulegar hituviðbætingar
Vidhaldinn tryggingarhitastarfsvið
Á móti hefðbundnum hitaukahlutum býður CDI upp á mikið breiðari örugga notkunartemperaturusvið. Þetta kemur mjög ágætis í vegna þess að þetta gerir kleift fyrir rafklefja að sinna betur í ýmsum umhverfum og minnkar líkur á bilun þegar hitinn ferðast of mikið. Taktu hefðbundna aukahluti sem dæmi, þeir eru oft á ferðinni við hærri hita þar sem þeir verða óstöðugir. En CDI virkar annarskonar, þankir sérstæðum eiginleikum sér við afköst, og gerir kleift fyrir rafklefja að vinna áreiðanlega jafnvel þegar hiti breytist mjög. Markaðsfræðingar hafa tekið eftir því að þessar bætur skila sér í raunverulegum aðstæðum. Rafklefjar eru lengri lífs og vinna betur, sem er mjög mikilvægt fyrir rafmagnsbíla og stóra orrustofnanir sem geyma endurheimtanlega orku, sem hafa verið að bætast við í daglegu umhverfi nu.
Lækkað gasgerð við hitaæfingu
CDI býður upp á eitthvað mjög mikilvægt þegar verið er að minnka gasmyndun á meðan hitamyndun á sér stað. Minna gas þýðir betri öryggi þar sem of mikill gas inni í rafhliðum myndar hættulegan þrýsting sem getur valdið því að þeir sprungi. Prófanir hafa sýnt að rafhliðar sem nota CDI mynda miklu minna gas en þeir sem nota hefðbundin bætiefni. Þar sem lægri gagnivál er í raun gerir rafhliðarnar öruggari á heildina, þar sem minni líkur eru á að þeir fyllist eða sprungi undir áreiti. Fyrir framleiðendur sem horfa til lengri tíma áreiðanleika, gerir þetta CDI að vinsælu vali um þróun rafhliða sem ekki bjóða upp á jafn alvarlegar hættur á meðan um er að reyna.
Samvirki með eldsörugt elektrolytastofur
CDI virkar vel með eldsofnunarefni sem notuð eru í batteríum, sem hjálpar til við að gera þau öruggari í heild. Þegar blandað er við þessi eldsofnunararefni, hækkar CDI raunverulega hvernig vel þau vernda gegn hættulegum aðstæðum. Prófanir í gegnum ýmiss ár hafa sýnt að þegar CDI og eldsofnunarefni eru notuð saman í rafhlaðarreitum, geta þau leyst við miklu hærra hitastig án þess að strúktúran brotni undir áreiti. Þetta samspil er mjög mikilvægt fyrir hluti eins og snjallsíma, fartölvur og rafmagnsbifreiðarbatterí þar sem öryggisreglur eru mjög strangar. Framleiðendur þurfa slíka vernd vegna þess að jafnvel litlar gallar geta leitt til stórra vanda í tæki sem fólk notar daglega.