सार
लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू (LIBs) सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण ऊर्जा भण्डारण प्रविधिहरू मध्ये एक मानिन्छ।ब्याट्रीको ऊर्जा घनत्व बढ्दै जाँदा, यदि ऊर्जा अनजानमा रिलिज भयो भने ब्याट्री सुरक्षा अझ महत्त्वपूर्ण हुन्छ।LIBs को आगो र विस्फोट संग सम्बन्धित दुर्घटनाहरु विश्वभर बारम्बार हुन्छ।कसै-कसैले मानव जीवन र स्वास्थ्यको लागि गम्भीर खतराहरू निम्त्याएका छन् र निर्माताहरूले धेरै उत्पादनहरू फिर्ता बोलाउन नेतृत्व गरेका छन्।यी घटनाहरूले ब्याट्रीहरूको लागि सुरक्षा एक पूर्वशर्त हो भन्ने रिमाइन्डरहरू हुन्, र उच्च-ऊर्जा ब्याट्री प्रणालीहरूको भविष्यमा प्रयोग गर्नु अघि गम्भीर समस्याहरू समाधान गर्न आवश्यक छ।यस समीक्षाको उद्देश्य LIB सुरक्षा मुद्दाहरूको उत्पत्तिको आधारभूत कुराहरूलाई संक्षेपमा प्रस्तुत गर्ने र LIB सुरक्षा सुधार गर्न सामग्री डिजाइनमा हालैका प्रमुख प्रगतिहरूलाई हाइलाइट गर्ने लक्ष्य राखिएको छ।हामी आशा गर्छौं कि यो समीक्षाले ब्याट्री सुरक्षामा थप सुधार गर्न प्रेरित गर्नेछ, विशेष गरी उच्च ऊर्जा घनत्व भएका LIB हरूका लागि।
LIB सुरक्षा मुद्दाहरूको उत्पत्ति
LIBs भित्रको जैविक तरल इलेक्ट्रोलाइट आन्तरिक रूपमा ज्वलनशील हुन्छ।LIB प्रणालीको सबैभन्दा विनाशकारी विफलताहरू मध्ये एक क्यास्केडिङ थर्मल रनअवे घटना हो, जुन ब्याट्री सुरक्षा चिन्ताहरूको मुख्य कारण मानिन्छ।सामान्यतया, थर्मल रनअवे तब हुन्छ जब एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया नियन्त्रण बाहिर जान्छ।ब्याट्रीको तापक्रम ~80°C भन्दा माथि बढ्दै जाँदा, ब्याट्री भित्रको एक्जोथर्मिक रासायनिक प्रतिक्रिया दर बढ्छ र सेललाई थप तताउँछ, परिणामस्वरूप सकारात्मक प्रतिक्रिया चक्र हुन्छ।लगातार बढ्दो तापक्रमले आगो र विस्फोट हुन सक्छ, विशेष गरी ठूला ब्याट्री प्याकहरूको लागि।तसर्थ, थर्मल रनअवेका कारणहरू र प्रक्रियाहरू बुझेर LIBs को सुरक्षा र विश्वसनीयता सुधार गर्न कार्यात्मक सामग्रीहरूको डिजाइनलाई मार्गदर्शन गर्न सक्छ।थर्मल रनअवे प्रक्रियालाई तीन चरणहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ, जसमा संक्षेपमा उल्लेख गरिएको छचित्र १.
चित्र १ थर्मल रनअवे प्रक्रियाको लागि तीन चरणहरू।
स्टेज 1: अत्यधिक तातोको सुरुवात।ब्याट्रीहरू सामान्यबाट असामान्य अवस्थामा परिवर्तन हुन्छन्, र आन्तरिक तापक्रम बढ्न थाल्छ।चरण 2: गर्मी संचय र ग्यास रिलीज प्रक्रिया।आन्तरिक तापक्रम चाँडै बढ्छ, र ब्याट्रीले बाह्य थर्मल प्रतिक्रियाहरू पार गर्दछ।चरण 3: दहन र विस्फोट।ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइट दहन हुन्छ, जसले आगो र विस्फोटहरू पनि निम्त्याउँछ।
अत्याधिक तापको सुरुवात (चरण 1)
थर्मल रनअवे ब्याट्री प्रणालीको ओभरहेटिंगबाट सुरु हुन्छ।डिजाईन गरिएको भोल्टेज (ओभरचार्जिङ), अत्यधिक तापक्रमको जोखिम, दोषपूर्ण तारका कारण बाहिरी सर्ट सर्किट, वा सेल दोषहरूको कारणले आन्तरिक सर्ट सर्किटको कारणले ब्याट्री चार्ज भएको परिणामको रूपमा प्रारम्भिक ओभरहेटिंग हुन सक्छ।ती मध्ये, आन्तरिक सर्टिङ थर्मल रनअवेको प्रमुख कारण हो र यसलाई नियन्त्रण गर्न अपेक्षाकृत गाह्रो छ।बाह्य धातु मलबे प्रवेश जस्तै सेल क्रश को अवस्थामा आन्तरिक छोटो हुन सक्छ;वाहन टक्कर;उच्च वर्तमान घनत्व चार्ज अन्तर्गत लिथियम डेन्ड्राइट गठन, ओभर चार्जिंग अवस्था वा कम तापमानमा;र केही नामको लागि, ब्याट्री एसेम्बलीको समयमा सिर्जना गरिएका त्रुटिपूर्ण विभाजकहरू।उदाहरणका लागि, अक्टोबर २०१३ को सुरुमा, सिएटल नजिकैको टेस्ला कारले ढाल र ब्याट्री प्याकलाई छेड्ने धातुको मलबेमा ठोक्कियो।मलबेले पोलिमर विभाजकहरूमा प्रवेश गर्यो र सीधै क्याथोड र एनोडलाई जोड्यो, जसले ब्याट्रीलाई सर्ट-सर्किट र आगो समात्यो;2016 मा, Samsung Note 7 ब्याट्री आगो आक्रामक रूपमा अल्ट्राथिन सेपरेटरको कारण थियो जुन सजिलै बाहिरी दबाब वा सकारात्मक इलेक्ट्रोडमा वेल्डिंग burrs द्वारा क्षतिग्रस्त भएको थियो, ब्याट्री सर्ट-सर्किटको कारण थियो।
चरण 1 को समयमा, ब्याट्री सञ्चालन सामान्यबाट असामान्य स्थितिमा परिवर्तन हुन्छ, र माथि सूचीबद्ध सबै समस्याहरूले ब्याट्रीलाई अधिक तताउने कारण बनाउँछ।जब आन्तरिक तापक्रम बढ्न थाल्छ, चरण 1 समाप्त हुन्छ र चरण 2 सुरु हुन्छ।
गर्मी संचय र ग्यास रिलीज प्रक्रिया (चरण 2)
स्टेज २ सुरु हुने बित्तिकै, आन्तरिक तापक्रम चाँडै बढ्छ, र ब्याट्रीले निम्न प्रतिक्रियाहरू पार गर्छ (यी प्रतिक्रियाहरू सही दिइएको क्रममा हुँदैनन्; तिनीहरूमध्ये केही एकैसाथ हुन सक्छन्):
(1) ठोस इलेक्ट्रोलाइट इन्टरफेस (SEI) अत्यधिक तताउने वा भौतिक प्रवेशको कारण विघटन।SEI तहमा मुख्यतया स्थिर (जस्तै LiF र Li2CO3) र मेटास्टेबल [जस्तै पोलिमर, ROCO2Li, (CH2OCO2Li)2, र ROLI] कम्पोनेन्टहरू हुन्छन्।यद्यपि, मेटास्टेबल कम्पोनेन्टहरू लगभग 90 डिग्री सेल्सियसमा एक्सोथर्मिक रूपमा विघटन गर्न सक्छन्, ज्वलनशील ग्याँसहरू र अक्सिजन जारी गर्दछ।उदाहरणको रूपमा (CH2OCO2Li)2 लिनुहोस्
(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+C2H4+CO2+0.5O2
(२) SEI को विघटन संग, तापक्रम बढ्छ, र एनोडमा लिथियम धातु वा इन्टरकेलेटेड लिथियमले इलेक्ट्रोलाइटमा कार्बनिक विलायकहरूसँग प्रतिक्रिया गर्नेछ, ज्वलनशील हाइड्रोकार्बन ग्याँसहरू (इथेन, मिथेन, र अन्य) जारी गर्दछ।यो एक एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया हो जसले तापमानलाई बढाउँछ।
(३) कहिलेT> ~130°C, पोलिथिलीन (PE)/पोलीप्रोपाइलीन (PP) विभाजक पग्लन थाल्छ, जसले स्थितिलाई थप बिग्रन्छ र क्याथोड र एनोड बीचको सर्ट सर्किट निम्त्याउँछ।
(४) अन्ततः, तातोले लिथियम मेटल अक्साइड क्याथोड सामग्रीको विघटन गराउँछ र अक्सिजन निस्कन्छ।LiCoO2 लाई उदाहरणको रूपमा लिनुहोस्, जुन निम्नानुसार ~180°C मा सुरु हुँदै विघटन हुन सक्छ
क्याथोडको ब्रेकडाउन पनि अत्यधिक एक्जोथर्मिक छ, यसले तापमान र दबाब बढाउँछ र परिणाम स्वरूप, प्रतिक्रियाहरूलाई थप गति दिन्छ।
स्टेज २ को समयमा, तापक्रम बढ्छ र ब्याट्री भित्र अक्सिजन जम्मा हुन्छ।थर्मल रनअवे प्रक्रिया ब्याट्री दहनको लागि पर्याप्त अक्सिजन र तातो जम्मा हुने बित्तिकै चरण 2 बाट चरण 3 मा अगाडि बढ्छ।
दहन र विस्फोट (चरण 3)
चरण 3 मा, दहन सुरु हुन्छ।LIBs को इलेक्ट्रोलाइटहरू कार्बनिक हुन्, जुन चक्रीय र रैखिक अल्काइल कार्बोनेटहरूको लगभग विश्वव्यापी संयोजन हो।तिनीहरूसँग उच्च अस्थिरता छ र आन्तरिक रूपमा अत्यधिक ज्वलनशील छन्।उदाहरणको रूपमा लोकप्रिय रूपमा प्रयोग गरिएको कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट [इथिलीन कार्बोनेट (EC) + डाइमिथाइल कार्बोनेट (DMC) (1:1 वजन द्वारा)] को मिश्रण लिँदा, यसले कोठाको तापक्रममा 4.8 kPa को बाष्पको दबाब र अत्यन्त कम फ्ल्यास बिन्दु प्रदर्शन गर्दछ। 1.013 बारको हावाको चापमा 25° ± 1°C को।स्टेज २ मा जारी गरिएको अक्सिजन र तापले ज्वलनशील अर्गानिक इलेक्ट्रोलाइट्सको दहनको लागि आवश्यक अवस्थाहरू प्रदान गर्दछ, जसले गर्दा आगो वा विस्फोटको खतरा हुन्छ।
चरण 2 र 3 मा, एक्जोथर्मिक प्रतिक्रियाहरू नजिकै-एडिब्याटिक अवस्थाहरूमा हुन्छन्।यसरी, एक्सेलेरेटेड रेट क्यालोरीमेट्री (ARC) एक व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको प्रविधि हो जसले LIBs भित्रको वातावरणलाई अनुकरण गर्छ, जसले थर्मल रनअवे प्रतिक्रिया गतिविज्ञानको हाम्रो बुझाइलाई सहज बनाउँछ।चित्र २थर्मल दुरुपयोग परीक्षणको समयमा रेकर्ड गरिएको LIB को विशिष्ट ARC वक्र देखाउँछ।स्टेज 2 मा तापक्रम बढ्छ सिमुलेट गर्दै, तातोको बाह्य स्रोतले ब्याट्रीको तापक्रम सुरु हुने तापमानमा बढाउँछ।यस तापक्रमभन्दा माथि, SEI विघटन हुन्छ, जसले थप एक्जोथर्मिक रासायनिक प्रतिक्रियाहरूलाई ट्रिगर गर्नेछ।अन्ततः, विभाजक पग्लिनेछ।स्व-ताताउने दर पछि बढ्नेछ, जसले थर्मल रनअवे (जब सेल्फ-ताताउने दर > 10 डिग्री सेल्सियस/मिनेट हुन्छ) र इलेक्ट्रोलाइट दहन (चरण 3) निम्त्याउँछ।
एनोड मेसोकार्बन माइक्रोबिड ग्रेफाइट हो।क्याथोड LiNi0.8Co0.05Al0.05O2 हो।इलेक्ट्रोलाइट EC/PC/DMC मा 1.2 M LiPF6 छ।एक Celgard 2325 trilayer विभाजक प्रयोग गरिएको थियो।इलेक्ट्रोकेमिकल सोसाइटी इंक को अनुमति संग अनुकूलित।
यो ध्यान दिनुपर्छ कि माथि चित्रित प्रतिक्रियाहरू दिइएको क्रममा एक पछि अर्को कडा रूपमा हुँदैन।तिनीहरू, बरु, जटिल र व्यवस्थित मुद्दाहरू हुन्।
सुधारिएको ब्याट्री सुरक्षा संग सामग्री
ब्याट्री थर्मल रनअवेको बुझाइको आधारमा, ब्याट्री कम्पोनेन्टहरूको तर्कसंगत डिजाइन मार्फत सुरक्षा जोखिमहरू कम गर्ने उद्देश्यका साथ धेरै दृष्टिकोणहरूको अध्ययन भइरहेको छ।पछिल्ला खण्डहरूमा, हामी ब्याट्री सुरक्षा सुधार गर्न, विभिन्न थर्मल रनअवे चरणहरूसँग सम्बन्धित समस्याहरू समाधान गर्न विभिन्न सामग्री दृष्टिकोणहरू संक्षेप गर्छौं।
चरण १ मा समस्याहरू समाधान गर्न (ओभर तातोको सुरुवात)
भरपर्दो एनोड सामग्री।LIB को anode मा Li dendrite गठन थर्मल भाग्ने को पहिलो चरण को शुरुवात गर्दछ।यद्यपि यो मुद्दा व्यावसायिक LIBs को एनोडहरूमा कम गरिएको छ (उदाहरणका लागि, कार्बोनेसियस एनोड), ली डेन्ड्राइट गठन पूर्ण रूपमा रोकिएको छैन।उदाहरणका लागि, व्यावसायिक LIBs मा, ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड किनारहरूमा डेन्ड्राइट निक्षेप प्राथमिकतामा हुन्छ यदि एनोडहरू र क्याथोडहरू राम्रोसँग जोडिएका छैनन् भने।थप रूपमा, LIBs को अनुचित सञ्चालन अवस्थाहरूले पनि डेन्ड्राइट वृद्धिको साथ लि धातु जम्मा हुन सक्छ।यो राम्रोसँग थाहा छ कि यदि ब्याट्री चार्ज गरिएको छ भने (i) उच्च वर्तमान घनत्वहरूमा जहाँ Li धातुको निक्षेप बल्क ग्रेफाइटमा Li आयनहरूको प्रसार भन्दा छिटो हुन्छ भने डेन्ड्राइट सजिलैसँग बन्न सक्छ;(ii) ग्रेफाइट ओभरलिथिएट हुँदा ओभरचार्जिंग अवस्थाहरूमा;र (iii) तरल इलेक्ट्रोलाइटको बढेको चिपचिपापन र लि-आयन फैलावट प्रतिरोध बढेको कारणले कम तापक्रममा [उदाहरणका लागि, सबम्बियन्ट तापमान (~ ० डिग्री सेल्सियस)]।
सामग्री गुणहरूको दृष्टिकोणबाट, एनोडमा Li dendrite बृद्धिको सुरुवात निर्धारण गर्ने मूल उत्पत्ति अस्थिर र nonuniform SEI हो, जसले असमान स्थानीय वर्तमान वितरणको कारण बनाउँछ।इलेक्ट्रोलाइट कम्पोनेन्टहरू, विशेष गरी additives, SEI एकरूपता सुधार गर्न र Li dendrite गठन हटाउन अनुसन्धान गरिएको छ।विशिष्ट additives मा अकार्बनिक यौगिकहरू [उदाहरणका लागि, CO2, LiI, आदि] र vinylene carbonate र maleimide additives जस्ता असंतृप्त कार्बन बन्डहरू भएका जैविक यौगिकहरू समावेश हुन्छन्;अस्थिर चक्रीय अणुहरू जस्तै ब्यूटाइरोलेक्टोन, इथिलीन सल्फाइट, र तिनीहरूका डेरिभेटिभहरू;र फ्लोरिनेटेड यौगिकहरू जस्तै फ्लोरोइथिलीन कार्बोनेट, अरूहरू बीच।भाग-प्रति-मिलियन स्तरमा पनि, यी अणुहरूले अझै पनि SEI आकारविज्ञान सुधार गर्न सक्छन्, यसरी Li-ion फ्लक्स एकरूपता र Li dendrite गठन को सम्भावना हटाउन।
समग्रमा, Li dendrite चुनौतीहरू अझै पनि ग्रेफाइट वा कार्बोनेसियस एनोडहरू र सिलिकन/SiO मा अर्को पुस्ताको एनोडहरू समावेश छन्।Li dendrite बृद्धिको समस्या समाधान गर्नु एउटा चुनौती हो जुन निकट भविष्यमा उच्च-ऊर्जा घनत्व लि-आयन रसायनको अनुकूलनको लागि महत्वपूर्ण छ।यो ध्यान दिनुपर्छ कि, भर्खरै, Li deposition को समयमा Li-ion फ्लक्स एकरूप गरेर शुद्ध Li धातु anodes मा Li dendrite गठन को समस्या समाधान गर्न को लागी पर्याप्त प्रयासहरु समर्पित गरिएको छ;उदाहरणका लागि, सुरक्षात्मक तह कोटिंग, कृत्रिम SEI ईन्जिनियरिङ्, आदि। यस पक्षमा, केही विधिहरूले LIBs मा पनि कार्बनसियस एनोडहरूमा कसरी समस्या समाधान गर्ने भनेर प्रकाश पार्न सक्छ।
Multifunctional तरल इलेक्ट्रोलाइट्स र विभाजक।तरल इलेक्ट्रोलाइट र विभाजकले उच्च-ऊर्जा क्याथोड र एनोडलाई भौतिक रूपमा अलग गर्नमा मुख्य भूमिका खेल्छ।यसरी, राम्रोसँग डिजाइन गरिएका बहुकार्यात्मक इलेक्ट्रोलाइटहरू र विभाजकहरूले ब्याट्री थर्मल रनअवे (चरण 1) को प्रारम्भिक चरणमा ब्याट्रीहरूलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा सुरक्षित गर्न सक्छन्।
ब्याट्रीहरूलाई मेकानिकल क्रसिङबाट जोगाउन, कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट (EC/DMC मा 1 M LiFP6) मा फ्युमड सिलिकालाई साधारण थपेर सियर मोटाउने तरल इलेक्ट्रोलाइट प्राप्त गरिएको छ।मेकानिकल दबाब वा प्रभावमा, तरल पदार्थले चिपचिपापनमा वृद्धिको साथ एक कतरनी गाढा हुने प्रभाव प्रदर्शन गर्दछ, त्यसैले प्रभाव ऊर्जालाई नष्ट गर्दै र क्रसिङको लागि सहिष्णुता प्रदर्शन गर्दछ (चित्र 3A)
चित्र 3 चरण 1 मा समस्याहरू समाधान गर्न रणनीतिहरू।
(A) गाढा हुने इलेक्ट्रोलाइट।शीर्ष: सामान्य इलेक्ट्रोलाइटको लागि, मेकानिकल प्रभावले ब्याट्रीको आन्तरिक सर्टिङ निम्त्याउन सक्छ, आगो र विस्फोटहरू निम्त्याउन सक्छ।तल: दबाब वा प्रभाव अन्तर्गत कतरनी गाढा प्रभावको साथ उपन्यास स्मार्ट इलेक्ट्रोलाइटले क्रसिङको लागि उत्कृष्ट सहिष्णुता प्रदर्शन गर्दछ, जसले ब्याट्रीहरूको मेकानिकल सुरक्षालाई उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्न सक्छ।(B) लिथियम डेन्ड्राइटको प्रारम्भिक पत्ता लगाउनका लागि द्विकार्यात्मक विभाजकहरू।परम्परागत लिथियम ब्याट्रीमा डेन्ड्राइट गठन, जहाँ लिथियम डेन्ड्राइटद्वारा विभाजकको पूर्ण प्रवेश केवल आन्तरिक सर्ट सर्किटको कारण ब्याट्री असफल हुँदा मात्र पत्ता लगाइन्छ।तुलनात्मक रूपमा, द्विफंक्शनल सेपरेटरको साथ लिथियम ब्याट्री (दुई परम्परागत विभाजकहरू बीच स्यान्डविच गरिएको कन्डक्टिङ लेयर मिलेर बनेको) जहाँ ओभरग्रोन लिथियम डेन्ड्राइटले सेपरेटरमा प्रवेश गर्छ र कन्डक्टिङ कपर लेयरसँग सम्पर्क बनाउँछ, जसको परिणामस्वरुप पानी घट्छ।VCu−Li, जसले आन्तरिक सर्ट सर्किटको कारणले आसन्न असफलताको चेतावनीको रूपमा कार्य गर्दछ।यद्यपि, पूर्ण ब्याट्री शून्य क्षमताको साथ सुरक्षित रूपमा सञ्चालन रहन्छ।(A) र (B) Springer Nature बाट अनुमति लिएर अनुकूलित वा पुन: उत्पादन गरिन्छ।(C) खतरनाक Li dendrites उपभोग गर्न र ब्याट्री जीवन विस्तार गर्न Trilayer विभाजक।बायाँ: लिथियम एनोडहरूले सजिलैसँग डेन्ड्रिटिक निक्षेपहरू बनाउन सक्छ, जुन बिस्तारै ठूलो हुन सक्छ र निष्क्रिय बहुलक विभाजकमा प्रवेश गर्न सक्छ।जब डेन्ड्राइटहरू अन्ततः क्याथोड र एनोड जोड्छन्, ब्याट्री सर्ट-सर्किट हुन्छ र असफल हुन्छ।दायाँ: सिलिका न्यानो पार्टिकल्सको एक तहलाई व्यावसायिक पोलिमर विभाजकका दुई तहहरूद्वारा स्यान्डविच गरिएको थियो।त्यसकारण, जब लिथियम डेन्ड्राइटहरू बढ्छन् र विभाजकमा प्रवेश गर्छन्, तिनीहरूले स्यान्डविच तहमा रहेको सिलिका न्यानो कणहरूसँग सम्पर्क गर्नेछन् र इलेक्ट्रोकेमिकली खपत हुनेछन्।(D) सिलिका न्यानोपार्टिकल स्यान्डविच गरिएको विभाजकको स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (SEM) छवि।(E) परम्परागत विभाजक (रातो कर्भ) र सिलिका न्यानोपार्टिकल स्यान्डविच गरिएको ट्राइलेयर सेपरेटर (ब्ल्याक कर्भ) को साथमा Li/Li ब्याट्रीको टाइम प्रोफाइल बनाम सामान्य भोल्टेज समान अवस्थाहरूमा परीक्षण गरियो।(C), (D), र (E) जोन विले एन्ड सन्सको अनुमतिमा पुन: उत्पादन गरिन्छ।(F) redox शटल additives को संयन्त्रको योजनाबद्ध चित्रण।ओभरचार्ज गरिएको क्याथोड सतहमा, रेडक्स एडिटिभलाई फारम [O] मा अक्सिडाइज गरिएको छ, जुन पछि इलेक्ट्रोलाइट मार्फत फैलाएर एनोडको सतहमा यसको मूल स्थिति [R] मा घटाइनेछ।अक्सिडेशन-डिफ्युजन-रिडक्शन-डिफ्युजनको इलेक्ट्रोकेमिकल चक्र अनिश्चित कालसम्म कायम राख्न सकिन्छ र यसैले खतरनाक ओभरचार्जिङबाट क्याथोड सम्भाव्यतालाई लक गर्दछ।(G) redox शटल additives को विशिष्ट रासायनिक संरचना।(H) शटडाउन ओभरचार्ज additives को संयन्त्र जसले उच्च क्षमतामा इलेक्ट्रोकेमिकली पोलिमराइज गर्न सक्छ।(I) बन्द ओभरचार्ज additives को विशिष्ट रासायनिक संरचना।additives को कार्य क्षमता प्रत्येक आणविक संरचना (G), (H), र (I) मा सूचीबद्ध छन्।
विभाजकहरूले इलेक्ट्रोनिक रूपमा क्याथोड र एनोडलाई इन्सुलेट गर्न सक्छन् र ब्याट्रीको स्वास्थ्य अवस्थाको अनुगमन गर्नको लागि महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्न सक्छन् विगतको चरण 1 लाई थप बिग्रनबाट जोगाउन। उदाहरणका लागि, एक "बाइफंक्शनल सेपरेटर" एक पोलिमर-मेटल-पोलिमर ट्राइलेयर कन्फिगरेसन (चित्र 3B) नयाँ भोल्टेज-सेन्सिङ प्रकार्य प्रदान गर्न सक्छ।जब डेन्ड्राइट बाहिर बढ्छ र मध्यवर्ती तहमा पुग्छ, यसले धातुको तह र एनोडलाई जोड्दछ ताकि तिनीहरू बीचको अचानक भोल्टेज ड्रप आउटपुटको रूपमा तुरुन्तै पत्ता लगाउन सकिन्छ।
पत्ता लगाउने बाहेक, खतरनाक Li dendrites उपभोग गर्न र विभाजक प्रवेश पछि तिनीहरूको वृद्धि सुस्त बनाउन एक trilayer विभाजक डिजाइन गरिएको थियो।सिलिका न्यानोकणहरूको एक तह, दुई तहहरू व्यावसायिक पोलीओलेफिन विभाजकहरू द्वारा स्यान्डविच (चित्र ३, C र D) ले कुनै पनि प्रवेश गर्ने खतरनाक Li dendrites उपभोग गर्न सक्छ, यसरी प्रभावकारी रूपमा ब्याट्री सुरक्षा सुधार गर्दछ।संरक्षित ब्याट्रीको जीवन परम्परागत विभाजकहरू (चित्र 3E).
ओभरचार्जिंग सुरक्षा।ओभरचार्जिङलाई डिजाइन गरिएको भोल्टेजभन्दा बाहिरको ब्याट्री चार्ज गर्ने भनेर परिभाषित गरिन्छ।ओभरचार्जिङ उच्च विशिष्ट वर्तमान घनत्व, आक्रामक चार्जिंग प्रोफाइलहरू, आदि द्वारा ट्रिगर हुन सक्छ, जसले समस्याहरूको श्रृंखला ल्याउन सक्छ, जसमा (i) एनोडमा Li धातुको जम्मा हुन्छ, जसले ब्याट्रीको विद्युतीय रासायनिक प्रदर्शन र सुरक्षालाई गम्भीर रूपमा असर गर्छ;(ii) क्याथोड सामग्रीको विघटन, अक्सिजन जारी गर्दै;र (iii) जैविक इलेक्ट्रोलाइटको विघटन, तातो र ग्यास उत्पादनहरू (H2, हाइड्रोकार्बन, CO, आदि) जारी गर्ने, जुन थर्मल रनअवेको लागि जिम्मेवार छन्।विघटनको समयमा इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाहरू जटिल हुन्छन्, जसमध्ये केही तल सूचीबद्ध छन्।
एस्टेरिस्क (*) ले हाइड्रोजन ग्याँस प्रोटिकबाट उत्पन्न हुन्छ भनेर बुझाउँछ, क्याथोडमा कार्बोनेटहरूको ओक्सीकरणको क्रममा उत्पन्न हुने समूहहरूलाई छोड्छ, जुन त्यसपछि एनोडमा फैलिन्छ र H2 उत्पन्न हुन्छ।
तिनीहरूको कार्यहरूमा भिन्नताहरूको आधारमा, ओभरचार्ज सुरक्षा additives redox शटल additives र शटडाउन additives को रूपमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ।पहिलोले सेललाई ओभरचार्जबाट उल्टो रूपमा बचाउँछ, जबकि पछिल्लोले सेल सञ्चालनलाई स्थायी रूपमा समाप्त गर्छ।
रेडक्स शटल एडिटिभ्सले ब्याट्रीमा इन्जेक्ट गरिएको अतिरिक्त चार्जलाई इलेक्ट्रोकेमिकली रूपमा बन्द गरेर ओभरचार्ज हुँदा कार्य गर्दछ।मा देखाइए अनुसारचित्र 3F, मेकानिज्म एक redox additive मा आधारित छ जसमा इलेक्ट्रोलाइट एनोडिक विघटनको तुलनामा अक्सिडेशन क्षमता अलि कम छ।ओभरचार्ज गरिएको क्याथोड सतहमा, रेडक्स एडिटिभलाई फारम [O] मा अक्सिडाइज गरिन्छ, जुन पछि इलेक्ट्रोलाइटको माध्यमबाट फैलिएपछि एनोडको सतहमा यसको मूल स्थिति [R] मा घटाइन्छ।पछि, घटाइएको एडिटिभ क्याथोडमा फिर्ता फैलाउन सक्छ, र "अक्सिडेशन-डिफ्यूजन-रिडक्शन-डिफ्यूजन" को इलेक्ट्रोकेमिकल चक्र अनिश्चित कालसम्म कायम राख्न सकिन्छ र यसैले क्याथोड सम्भाव्यतालाई थप खतरनाक ओभरचार्जिङबाट लक गर्दछ।अध्ययनहरूले देखाएको छ कि additives को redox सम्भाव्यता क्याथोड को सम्भाव्यता भन्दा 0.3 देखि 0.4 V माथि हुनुपर्छ।
अर्गानोमेटलिक मेटालोसेन्स, फेनोथियाजिन्स, ट्राइफेनिलामाइन्स, डाइमेथोक्साइबेन्जेन्स र तिनका डेरिभेटिभहरू, र २-(पेन्टाफ्लुरोफेनिल)-टेट्राफ्लुरो-१,३,२-बेन्जोडियोक्साओक्सा सहित राम्ररी अनुरूप रासायनिक संरचनाहरू र रेडक्स सम्भाव्यताहरूका साथ additives को एक श्रृंखला विकसित गरिएको छ।चित्र 3G)।आणविक संरचनाहरू टेलरिङ गरेर, additive oxidation क्षमताहरू 4 V माथि ट्युन गर्न सकिन्छ, जुन द्रुत रूपमा विकास भइरहेको उच्च-भोल्टेज क्याथोड सामग्री र इलेक्ट्रोलाइटहरूको लागि उपयुक्त छ।आधारभूत डिजाइन सिद्धान्तले इलेक्ट्रोन-निकासी विकल्पहरू थप्ने माध्यमबाट एडिटिभको उच्चतम कब्जा गरिएको आणविक कक्षलाई कम गर्ने समावेश गर्दछ, जसले अक्सीकरण क्षमतामा वृद्धि गर्दछ।जैविक additives बाहेक, केहि अकार्बनिक लवणहरू, जसले इलेक्ट्रोलाइट नुनको रूपमा मात्र काम गर्न सक्दैन तर रेडक्स शटलको रूपमा पनि काम गर्न सक्छ, जस्तै परफ्लुरोबोरेन क्लस्टर लवण [अर्थात, लिथियम फ्लोरोडोडेकाबोरेट्स (Li2B12F)xH12-x)], कुशल रेडक्स शटल एडिटिभहरू पनि फेला परेका छन्।
शटडाउन ओभरचार्ज additives अपरिवर्तनीय ओभरचार्ज सुरक्षा additives को एक वर्ग हो।तिनीहरूले या त उच्च क्षमतामा ग्यास छोडेर कार्य गर्दछ, जसले बदलामा, वर्तमान अवरोधक उपकरण सक्रिय गर्दछ, वा विनाशकारी परिणामहरू आउनु अघि ब्याट्री सञ्चालन समाप्त गर्न उच्च क्षमताहरूमा स्थायी रूपमा इलेक्ट्रोकेमिकली पोलिमराइज गरेर (चित्र 3 एच)।पहिलेका उदाहरणहरूमा xylene, cyclohexylbenzene, र biphenyl समावेश छ, जबकि पछिल्ला उदाहरणहरूमा biphenyl र अन्य प्रतिस्थापित सुगन्धित यौगिकहरू (चित्र 3I)।यी यौगिकहरूको अपरिवर्तनीय ओक्सीकरणको कारणले शटडाउन additives को नकारात्मक प्रभावहरू अझै पनि LIBs को दीर्घकालीन सञ्चालन र भण्डारण प्रदर्शन हो।
चरण 2 मा समस्याहरू समाधान गर्न (तातो संचय र ग्यास रिलीज प्रक्रिया)
भरपर्दो क्याथोड सामग्री।लिथियम संक्रमण धातु अक्साइडहरू, जस्तै स्तरित अक्साइड LiCoO2, LiNiO2, र LiMnO2;स्पिनल-प्रकार अक्साइड LiM2O4;र polyanion प्रकार LiFePO4, लोकप्रिय रूपमा प्रयोग हुने क्याथोड सामग्रीहरू हुन्, जसमा विशेष गरी उच्च तापक्रममा सुरक्षा समस्याहरू हुन्छन्।तिनीहरूमध्ये, ओलिभिन-संरचित LiFePO4 तुलनात्मक रूपमा सुरक्षित छ, जुन 400°C सम्म स्थिर हुन्छ, जबकि LiCoO2 250°C मा सड्न थाल्छ।LiFePO4 को सुधारिएको सुरक्षाको कारण यो हो कि सबै अक्सिजन आयनहरूले PO43− टेट्राहेड्रल पोलिनियनहरू बनाउन P5+ सँग बलियो सहसंयोजक बन्धनहरू बनाउँछन्, जसले सम्पूर्ण त्रि-आयामी फ्रेमवर्कलाई स्थिर बनाउँछ र अन्य क्याथोड सामग्रीहरूको तुलनामा सुधारिएको स्थिरता प्रदान गर्दछ। केही ब्याट्री आगलागी दुर्घटना भएको रिपोर्ट गरिएको छ।प्रमुख सुरक्षा चिन्ता यी क्याथोड सामग्रीको उच्च तापक्रममा विघटन र एकसाथ अक्सिजन रिलिजबाट उत्पन्न हुन्छ, जसले ब्याट्री सुरक्षामा गम्भीर रूपमा सम्झौता गर्दै दहन र विस्फोटहरू निम्त्याउन सक्छ।उदाहरणका लागि, लेयर्ड अक्साइड LiNiO2 को क्रिस्टल संरचना Ni2+ को अस्तित्वको कारणले अस्थिर छ, जसको आयनिक साइज Li+ सँग मिल्दोजुल्दो छ।विस्थापित लिxNiO2 (x< 1) अधिक स्थिर स्पिनल-प्रकार चरण LiNi2O4 (स्पिनेल) र रक्साल्ट-प्रकार NiO मा रूपान्तरण हुन्छ, जसमा अक्सिजन लगभग 200°C मा तरल इलेक्ट्रोलाइटमा छोडिन्छ, जसले इलेक्ट्रोलाइट दहन निम्त्याउँछ।
एटम डोपिङ र सतह सुरक्षा कोटिंग्स द्वारा यी क्याथोड सामग्रीको थर्मल स्थिरता सुधार गर्न पर्याप्त प्रयासहरू गरिएको छ।
एटम डोपिङले परिणामस्वरूप स्थिर क्रिस्टल संरचनाहरूको कारणले स्तरित अक्साइड सामग्रीको थर्मल स्थिरतालाई उल्लेखनीय रूपमा बढाउन सक्छ।LiNiO2 वा Li1.05Mn1.95O4 को थर्मल स्थिरता Ni वा Mn को आंशिक प्रतिस्थापनले अन्य धातु क्याशनहरू, जस्तै Co, Mn, Mg, र Al।LiCoO2 को लागि, डोपिङ र मिश्र धातु तत्वहरू जस्तै Ni र Mn को परिचयले विघटन सुरु हुने तापमानमा ठूलो वृद्धि गर्न सक्छ।Tडिसेम्बर, उच्च तापक्रममा इलेक्ट्रोलाइटसँग प्रतिक्रियाहरू बेवास्ता गर्दै।यद्यपि, सामान्य रूपमा क्याथोड थर्मल स्थिरतामा वृद्धि विशिष्ट क्षमतामा बलिदानको साथ आउँछ।यो समस्या समाधान गर्न, स्तरित लिथियम निकल कोबाल्ट म्यांगनीज अक्साइडमा आधारित रिचार्जेबल लिथियम ब्याट्रीहरूको लागि एकाग्रता-ग्रेडियन्ट क्याथोड सामग्री विकसित गरिएको छ (चित्र 4A)।यस सामाग्रीमा, प्रत्येक कणमा Ni-rich केन्द्रीय बल्क र Mn-रिच बाहिरी तह हुन्छ, जसमा Ni एकाग्रता घट्छ र Mn र Co सांद्रता बढ्दै जान्छ।चित्र 4B)।पहिलेले उच्च क्षमता प्रदान गर्दछ, जबकि पछिल्लोले थर्मल स्थिरता सुधार गर्दछ।यो उपन्यास क्याथोड सामग्री ब्याट्रीको सुरक्षा सुधार गर्न देखाइएको थियो तिनीहरूको इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शनमा सम्झौता नगरी (चित्र 4C).
चित्र 4 चरण 2 मा समस्याहरू समाधान गर्न रणनीतिहरू: भरपर्दो क्याथोडहरू।
(A) एकाग्रता-ग्रेडियन्ट बाहिरी तहले घेरिएको Ni-rich कोरको साथ सकारात्मक इलेक्ट्रोड कणको योजनाबद्ध रेखाचित्र।प्रत्येक कणमा Ni-rich केन्द्रीय बल्क Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 र Mn-रिच बाहिरी तह [Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2] हुन्छ जसमा Ni सांद्रता घट्छ र Mn र Co सांद्रता बढ्छ। सतह नजिक आउँदा।पहिलेले उच्च क्षमता प्रदान गर्दछ, जबकि पछिल्लोले थर्मल स्थिरता सुधार गर्दछ।औसत संरचना Li(Ni0.68Co0.18Mn0.18)O2 हो।एक विशिष्ट कणको स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोग्राफ पनि दाँयामा देखाइएको छ।(B) फाइनल लिथिएटेड अक्साइड Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2 को इलेक्ट्रोन-प्रोब एक्स-रे माइक्रोएनालिसिस परिणाम।इन्टरलेयरमा Ni, Mn, र Co को क्रमिक एकाग्रता परिवर्तनहरू स्पष्ट छन्।Ni एकाग्रता घट्छ, र Co र Mn एकाग्रता सतहतिर बढ्छ।(C) विभेदक स्क्यानिङ क्यालोरीमेट्री (DSC) ट्रेसहरू एकाग्रता-ग्रेडियन्ट सामग्री Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2, Ni-rich केन्द्रीय सामग्री Li(Ni0.8Co0.1Mn0) सँग इलेक्ट्रोलाइटको प्रतिक्रियाबाट ताप प्रवाह देखाउँदै। 1)O2, र Mn-रिच बाहिरी तह [Li(Ni0.46Co0.23Mn0.31)O2]।सामग्रीहरू 4.3 V मा शुल्क लगाइयो। (A), (B), र (C) स्प्रिंगर नेचरबाट अनुमति लिएर पुन: उत्पादन गरिन्छ।(D) बायाँ: ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (TEM) AlPO4 nanoparticle-लेपित LiCoO2 को उज्यालो-फिल्ड छवि;ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे स्पेक्ट्रोमेट्री ले कोटिंग तहमा Al र P कम्पोनेन्टहरू पुष्टि गर्दछ।दायाँ: नानोस्केल कोटिंग तहमा AlPO4 न्यानोकणहरू (~3 nm व्यास) देखाउँदै उच्च-रिजोल्युसन TEM छवि;तीरहरूले AlPO4 तह र LiCoO2 बीचको इन्टरफेसलाई संकेत गर्छ।(E) बायाँ: 12-V ओभरचार्ज परीक्षण पछि खाली LiCoO2 क्याथोड भएको सेलको तस्वीर।त्यो भोल्टेजमा सेल जल्यो र विस्फोट भयो।दायाँ: 12-V ओभरचार्ज परीक्षण पछि AlPO4 न्यानोपार्टिकल-लेपित LiCoO2 समावेश भएको सेलको तस्वीर।(D) र (E) जोन विले एन्ड सन्सको अनुमतिमा पुन: उत्पादन गरिन्छ।
थर्मल स्थिरता सुधार गर्ने अर्को रणनीति भनेको क्याथोड सामग्रीलाई थर्मली स्थिर Li+ सञ्चालन गर्ने यौगिकहरूको सुरक्षात्मक पातलो तहले कोट गर्नु हो, जसले इलेक्ट्रोलाइटसँग क्याथोड सामग्रीको सीधा सम्पर्कलाई रोक्न सक्छ र यसरी साइड प्रतिक्रियाहरू र गर्मी उत्पादन घटाउन सक्छ।कोटिंग्स या त अकार्बनिक फिल्महरू हुन सक्छन् [उदाहरणका लागि, ZnO, Al2O3, AlPO4, AlF3, आदि], जसले लिथिएटेड भएपछि Li आयनहरू सञ्चालन गर्न सक्छ (चित्र ४, D र E), वा अर्गानिक फिल्महरू, जस्तै poly(diallyldimethylammonium chloride), γ-butyrolactone additives द्वारा बनेको सुरक्षात्मक फिल्महरू, र multicomponent additives (vinylene carbonate, 1,3-propylene sulfite, र dimethylacetamide)।
सकारात्मक तापमान गुणांकको साथ कोटिंग परिचय पनि क्याथोड सुरक्षा बढाउनको लागि प्रभावकारी छ।उदाहरणका लागि, पोली(३-डिसिल्थियोफेन)–लेपित LiCoO2 क्याथोडहरूले विद्युतीय रासायनिक प्रतिक्रियाहरू र साइड प्रतिक्रियाहरू बन्द गर्न सक्छन् एक पटक तापक्रम >80°C सम्म बढेमा, किनकि प्रवाहकीय पोलिमर तह द्रुत रूपमा अत्यधिक प्रतिरोधात्मक अवस्थामा रूपान्तरण गर्न सक्छ।हाइपर-शाखा आर्किटेक्चरको साथ सेल्फ-टर्मिनेटेड ओलिगोमरहरूको कोटिंग्सले क्याथोड साइडबाट ब्याट्री बन्द गर्न थर्मली रूपमा उत्तरदायी अवरुद्ध तहको रूपमा पनि कार्य गर्न सक्छ।
थर्मल रूपमा स्विच गर्न मिल्ने वर्तमान कलेक्टर।ब्याट्रीको तापक्रम २ चरणमा बढ्दा इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाहरूको बन्दले प्रभावकारी रूपमा तापक्रमलाई थप बढ्नबाट रोक्न सक्छ।द्रुत र उल्टाउन मिल्ने थर्मोरेस्पोन्सिभ पोलिमर स्विचिङ (TRPS) हालको कलेक्टरमा आन्तरिक रूपमा समावेश गरिएको छ।चित्र 5A)।TRPS पातलो फिल्ममा प्रवाहकीय graphene-लेपित स्पाइकी न्यानोस्ट्रक्चर्ड निकल (GrNi) कणहरू प्रवाहकीय फिलर र ठूलो थर्मल विस्तार गुणांक (α ~ 10−4 K−1) भएको PE म्याट्रिक्स समावेश हुन्छन्।एज-फेब्रिकेटेड पोलिमर कम्पोजिट फिल्महरूले कोठाको तापक्रममा उच्च चालकता (σ) देखाउँछन्, तर जब तापक्रम स्विचिङ तापक्रममा पुग्छ (Ts), पोलिमर भोल्युम विस्तारको परिणामको रूपमा परिमाणको परिमाणको परिमाणको परिमाणको परिमाणको 1 सेकेन्डमा आठ आठ आदेशहरू द्वारा चालकता घट्छ, जसले प्रवाहकीय कणहरूलाई अलग गर्दछ र प्रवाहकीय मार्गहरू तोड्छ (चित्र 5B)।फिल्म तुरुन्तै इन्सुलेट हुन्छ र यसरी ब्याट्री सञ्चालन समाप्त हुन्छ (चित्र 5C)।यो प्रक्रिया अत्यधिक उल्टाउन सकिने छ र कार्यसम्पादनमा सम्झौता नगरी धेरै ओभरहेटिंग घटनाहरू पछि पनि कार्य गर्न सक्छ।
चित्र 5 चरण 2 मा समस्याहरू समाधान गर्न रणनीतिहरू।
(A) TRPS हालको कलेक्टरको थर्मल स्विचिङ तंत्रको योजनाबद्ध चित्रण।सुरक्षित ब्याट्रीमा एक वा दुई हालको कलेक्टरहरू पातलो TRPS तहले लेपित हुन्छन्।यो सामान्यतया कोठाको तापमानमा काम गर्दछ।यद्यपि, उच्च तापक्रम वा ठूलो करेन्टको अवस्थामा, पोलिमर म्याट्रिक्स विस्तार हुन्छ, यसरी प्रवाहकीय कणहरूलाई अलग गर्दछ, जसले यसको चालकता घटाउन सक्छ, यसको प्रतिरोधलाई धेरै बढाउँछ र ब्याट्री बन्द गर्दछ।यसरी ब्याट्री संरचना क्षति बिना सुरक्षित गर्न सकिन्छ।चिसो हुँदा, पोलिमर संकुचित हुन्छ र मूल प्रवाहकीय मार्गहरू पुन: प्राप्त गर्दछ।(B) विभिन्न TRPS चलचित्रहरूको प्रतिरोधात्मकता परिवर्तनहरू तापक्रमको कार्यको रूपमा, विभिन्न GrNi लोडिङका साथ PE/GrNi र GrNi को 30% (v/v) लोडिङका साथ PP/GrNi सहित।(C) सुरक्षित LiCoO2 ब्याट्री साइकल 25°C र शटडाउन बीचको क्षमता सारांश।७० डिग्री सेल्सियसमा लगभग शून्य क्षमताले पूर्ण बन्द हुने संकेत गर्छ।(A), (B), र (C) Springer Nature बाट अनुमति लिएर पुन: उत्पादन गरिन्छ।(D) LIBs को लागि माइक्रोस्फेयर-आधारित शटडाउन अवधारणाको योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व।इलेक्ट्रोडहरू थर्मोरेस्पोन्सिभ माइक्रोस्फियरहरूसँग कार्यात्मक हुन्छन् जुन, एक महत्वपूर्ण आन्तरिक ब्याट्री तापक्रम माथि, थर्मल ट्रान्जिसन (पग्लिन्छ)।पग्लिएको क्याप्सुलले इलेक्ट्रोड सतहमा कोट बनाउँछ, आयनिक रूपमा इन्सुलेट गर्ने बाधा बनाउँछ र ब्याट्री सेल बन्द गर्छ।(E) 94% एल्युमिना कणहरू र 6% styrene-butadiene रबर (SBR) बाइन्डर मिलेर बनेको पातलो र सेल्फ-स्ट्यान्डिंग अकार्बनिक कम्पोजिट झिल्ली समाधान कास्टिङ विधिद्वारा तयार गरिएको थियो।दायाँ: अकार्बनिक कम्पोजिट सेपरेटर र PE विभाजकको थर्मल स्थिरता देखाउँदै फोटोहरू।विभाजकहरू 40 मिनेटको लागि 130 डिग्री सेल्सियसमा राखिएको थियो।डटेड स्क्वायर भएको क्षेत्रबाट PE उल्लेखनीय रूपमा संकुचित भयो।यद्यपि, कम्पोजिट विभाजकले स्पष्ट संकुचन देखाउँदैन।Elsevier बाट अनुमति संग पुन: उत्पादन।(F) कम उच्च-तापमान संकुचन भएको विभाजक सामग्रीको रूपमा केही उच्च-पघ्ने तापमान पोलिमरहरूको आणविक संरचना।शीर्ष: polyimide (PI)।मध्य: सेल्युलोज।तल्लो: पोली (ब्यूटिलीन) टेरेफ्थालेट।(G) बायाँ: PE र PP विभाजकसँग PI को DSC स्पेक्ट्राको तुलना;PI विभाजकले 30° देखि 275°C सम्मको तापक्रम दायरामा उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता देखाउँछ।दायाँ: व्यावसायिक विभाजक र प्रोपाइलिन कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा-संश्लेषित PI विभाजकको भिजेको क्षमताको तुलना गर्दै डिजिटल क्यामेरा फोटोहरू।अमेरिकन केमिकल सोसाइटीको अनुमति संग पुन: उत्पादन।
थर्मल बन्द विभाजक।चरण 2 को समयमा थर्मल रनअवेबाट ब्याट्रीहरूलाई रोक्नको लागि अर्को रणनीति विभाजक मार्फत लि आयनहरूको प्रवाह मार्ग बन्द गर्नु हो।विभाजकहरू LIBs को सुरक्षाको लागि प्रमुख घटक हुन्, किनकि तिनीहरूले आयनिक यातायातलाई अनुमति दिँदा उच्च-ऊर्जा क्याथोड र एनोड सामग्रीहरू बीचको प्रत्यक्ष विद्युतीय सम्पर्कलाई रोक्छन्।PP र PE सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने सामग्रीहरू हुन्, तर तिनीहरूसँग क्रमशः ~165° र ~135°C को पिघलने बिन्दुहरूसँग, थर्मल स्थिरता कमजोर छ।व्यावसायिक LIB को लागि, PP/PE/PP ट्राइलेयर संरचना भएका विभाजकहरू पहिले नै व्यापारीकरण भइसकेका छन्, जहाँ PE सुरक्षात्मक मध्य तह हो।जब ब्याट्रीको आन्तरिक तापक्रम महत्वपूर्ण तापक्रम (~130°C) भन्दा माथि बढ्छ, छिद्रपूर्ण PE तह आंशिक रूपमा पग्लन्छ, फिल्मको छिद्रहरू बन्द गर्छ र तरल इलेक्ट्रोलाइटमा आयनहरूको माइग्रेसन रोक्छ, जबकि PP लेयरले आन्तरिकबाट बच्न मेकानिकल समर्थन प्रदान गर्दछ। छोटोवैकल्पिक रूपमा, थर्मोरेस्पोन्सिभ पीई वा प्याराफिन मोम माइक्रोस्फियरहरू ब्याट्री एनोड वा विभाजकहरूको सुरक्षात्मक तहको रूपमा प्रयोग गरेर LIB को थर्मल रूपमा प्रेरित शटडाउन पनि प्राप्त गर्न सकिन्छ।जब आन्तरिक ब्याट्रीको तापक्रम एक महत्वपूर्ण मानमा पुग्छ, माइक्रोस्फियरहरूले एनोड/विभाजकलाई गैर-पारगम्य अवरोधको साथ पग्लन्छ र कोट गर्दछ, लि-आयन यातायात रोक्छ र सेललाई स्थायी रूपमा बन्द गर्दछ (चित्र 5D).
उच्च थर्मल स्थिरता संग विभाजक।ब्याट्री विभाजकहरूको थर्मल स्थिरता सुधार गर्न, विगत धेरै वर्षहरूमा दुई दृष्टिकोणहरू विकसित गरिएका छन्:
(१) सिरेमिक-बढाइएका विभाजकहरू, सिरेमिक तहहरूको प्रत्यक्ष कोटिंग वा सतहमा वृद्धि जस्तै SiO2 र Al2O3 अवस्थित पोलीओलेफिन विभाजक सतहहरूमा वा पोलिमेरिक सामग्रीहरूमा सिरेमिक पाउडरहरू सम्मिलित गरेर निर्मित।चित्र 5E) , धेरै उच्च पिघलने बिन्दुहरू र उच्च मेकानिकल बल देखाउनुहोस् र अपेक्षाकृत उच्च थर्मल चालकता पनि छ।यस रणनीति मार्फत बनाइएका केही कम्पोजिट सेपरेटरहरू व्यापारीकरण गरिएको छ, जस्तै Separion (व्यापारिक नाम)।
(२) पोलिमाइड, सेल्युलोज, पोली(ब्युटाइलिन) टेरेफ्थालेट र अन्य एनालोगस पोली(एस्टर्स) जस्ता तताउँदा कम संकुचन भएका पोलीओलेफिनबाट उच्च-पघ्ने तापमान पोलिमरहरूमा विभाजक सामग्रीहरू परिवर्तन गर्नु थर्मल स्थिरता सुधार गर्न अर्को प्रभावकारी रणनीति हो। विभाजक को (चित्र 5F)।उदाहरणका लागि, पोलिमाइड एक थर्मोसेटिंग पोलिमर हो जुन यसको उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता (400 डिग्री सेल्सियस भन्दा माथि स्थिर), राम्रो रासायनिक प्रतिरोध, उच्च तन्य शक्ति, राम्रो इलेक्ट्रोलाइट भिज्ने क्षमता, र ज्वाला रिटार्डन्सी (फ्लेम रिटार्डन्सी) को कारणले व्यापक रूपमा एक आशाजनक विकल्पको रूपमा मानिन्छ।चित्र 5G)।
कूलिङ प्रकार्यको साथ ब्याट्री प्याकेजहरू।हावा वा तरल कूलिङको परिसंचरणद्वारा सक्षम पारिएको यन्त्र-स्केल थर्मल व्यवस्थापन प्रणालीहरू ब्याट्री कार्यसम्पादन सुधार गर्न र तापक्रम वृद्धिलाई ढिलो गर्न प्रयोग गरिएको छ।थप रूपमा, फेज-परिवर्तन सामग्रीहरू जस्तै प्याराफिन मोमलाई ब्याट्री प्याकहरूमा एकीकृत गरिएको छ तापक्रम विनियमित गर्न ताप सिङ्कको रूपमा कार्य गर्न, त्यसैले तापक्रमको दुरुपयोगबाट बच्न।
चरण 3 (दहन र विस्फोट) मा समस्याहरू समाधान गर्न
ताप, अक्सिजन र ईन्धन, जसलाई "आगो त्रिकोण" भनिन्छ, धेरै जसो आगोको लागि आवश्यक सामग्रीहरू हुन्।चरण 1 र 2 मा उत्पन्न गर्मी र अक्सिजन को संचय संग, ईन्धन (अर्थात, अत्यधिक ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइट्स) स्वतः दहन सुरु हुनेछ।इलेक्ट्रोलाइट सॉल्भेन्ट्सको ज्वलनशीलता घटाउनु ब्याट्री सुरक्षा र LIBs को थप ठूला-ठूला अनुप्रयोगहरूको लागि महत्त्वपूर्ण छ।
ज्वाला-retardant additives।तरल इलेक्ट्रोलाइट्स को ज्वलनशीलता कम गर्न को लागी ज्वाला-retardant additives को विकास को लागी जबरदस्त अनुसन्धान प्रयासहरु समर्पित गरिएको छ।तरल इलेक्ट्रोलाइटहरूमा प्रयोग हुने धेरैजसो ज्वाला-प्रतिरोधी additives कार्बनिक फस्फोरस यौगिकहरू वा जैविक हलोजेनेटेड यौगिकहरूमा आधारित हुन्छन्।हलोजनहरू वातावरण र मानव स्वास्थ्यको लागि खतरनाक हुनाले, जैविक फस्फोरस यौगिकहरू ज्वाला-प्रतिरोधी additives को रूपमा उनीहरूको उच्च ज्वाला-प्रतिरोधी क्षमता र वातावरणीय मित्रताको कारणले बढी आशाजनक उम्मेद्वारहरू हुन्।विशिष्ट जैविक फस्फोरस यौगिकहरूमा ट्राइमेथाइल फस्फेट, ट्राइफेनाइल फस्फेट, बिस (2-मेथोक्साइथोक्सी) मेथाइललीलफोस्फोनेट, ट्रिस (2,2,2-ट्राइफ्लोरोइथाइल) फस्फाइट, (इथोक्सी) पेन्टाफ्लोरोसाइक्लोट्रिफोस, इत्यादि।चित्र 6A)।यी फस्फोरस युक्त यौगिकहरूको ज्वाला मंदता प्रभावहरूको लागि संयन्त्र सामान्यतया एक रासायनिक कट्टरपन्थी-स्काभेन्जिङ प्रक्रिया हो भन्ने विश्वास गरिन्छ।दहनको समयमा, फस्फोरस युक्त अणुहरू फस्फोरस युक्त फ्रि-राडिकल प्रजातिहरूमा विघटन गर्न सक्छन्, जसले त्यसपछि निरन्तर दहनका लागि जिम्मेवार चेन प्रतिक्रिया प्रसरणको क्रममा उत्पन्न हुने रेडिकलहरू (उदाहरणका लागि, H र OH रेडिकलहरू) समाप्त गर्न सक्छ।चित्र ६, B र C)।दुर्भाग्यवश, यी फस्फोरस युक्त ज्वाला retardants को थप संग ज्वलनशीलता मा कमी इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन को खर्च मा आउँछ।यो ट्रेड-अफ सुधार गर्न, अन्य शोधकर्ताहरूले तिनीहरूको आणविक संरचनामा केही परिमार्जनहरू गरेका छन्: (i) अल्काइल फस्फेटहरूको आंशिक फ्लोरिनेशनले तिनीहरूको घटाउने स्थिरता र तिनीहरूको ज्वाला रिटार्डन्सी प्रभावकारिता सुधार गर्न सक्छ;(ii) दुवै सुरक्षात्मक फिल्म बनाउने र ज्वाला-प्रतिरोधी गुणहरू भएका यौगिकहरूको प्रयोग, जस्तै bis(2-methoxyethoxy) methylallylphosphonate, जहाँ एलीलिक समूहहरूले पोलिमराइज गर्न र ग्रेफाइट सतहहरूमा स्थिर SEI फिल्म बनाउन सक्छ, यसरी प्रभावकारी रूपमा खतरनाक पक्षहरूलाई रोक्न सक्छ। प्रतिक्रियाहरू;(iii) P(V) फस्फेटलाई P(III) फास्फाइटमा परिवर्तन, जसले SEI गठनलाई सहज बनाउँछ र खतरनाक PF5 लाई निष्क्रिय पार्न सक्षम हुन्छ [उदाहरणका लागि, tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite];र (iv) अर्गानोफोस्फोरस additives लाई चक्रीय फस्फाजेनले प्रतिस्थापन गर्दै, विशेष गरी फ्लोरिनेटेड साइक्लोफोस्फेजिन, जसले इलेक्ट्रोकेमिकल अनुकूलता बढाएको छ।
चित्र 6 चरण 3 मा समस्याहरू समाधान गर्न रणनीतिहरू।
(A) ज्वाला-retardant additives को विशिष्ट आणविक संरचना।(B) यी फस्फोरस युक्त यौगिकहरूको ज्वाला रिटार्डेसन प्रभावहरूको लागि संयन्त्रलाई सामान्यतया एक रासायनिक कट्टरपन्थी-स्काभेन्जिङ प्रक्रिया मानिन्छ, जसले ग्यास चरणमा दहन प्रतिक्रियाको लागि जिम्मेवार कट्टरपन्थी चेन प्रतिक्रियाहरूलाई समाप्त गर्न सक्छ।TPP, triphenyl फास्फेट।(C) विशिष्ट कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइटको सेल्फ-निभाउने समय (SET) लाई ट्राइफेनाइल फस्फेट थपेर उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सकिन्छ।(D) LIB हरूका लागि थर्मल-ट्रिगर गरिएको ज्वाला-प्रतिरोधी गुणहरूको साथ "स्मार्ट" इलेक्ट्रोस्पन विभाजकको योजनाबद्ध।फ्रि-स्ट्यान्डिङ सेपरेटर कोर-शेल संरचनाको साथमा माइक्रोफाइबरहरू मिलेर बनेको हुन्छ, जहाँ फ्लेम रिटार्डेन्ट कोर हो र पोलिमर शेल हो।थर्मल ट्रिगर गर्दा, पोलिमर शेल पग्लन्छ र त्यसपछि इनक्याप्सुलेटेड फ्लेम रिटार्डन्ट इलेक्ट्रोलाइटमा रिलिज हुन्छ, यसरी प्रभावकारी रूपमा इलेक्ट्रोलाइट्सको इग्निशन र जलनलाई दमन गर्दछ।(E) नक्काशी पछि TPP@PVDF-HFP माइक्रोफाइबरको SEM छविले तिनीहरूको कोर-शेल संरचना स्पष्ट रूपमा देखाउँछ।स्केल बार, 5 μm।(F) LIBs को लागि nonflammable इलेक्ट्रोलाइट्स रूपमा प्रयोग गरिएको कोठाको तापक्रम आयनिक तरलको विशिष्ट आणविक संरचनाहरू।(G) PFPE को आणविक संरचना, एक nonflammable perfluorinated PEO एनालग।दुई मिथाइल कार्बोनेट समूहहरू वर्तमान ब्याट्री प्रणालीहरूसँग अणुहरूको अनुकूलता सुनिश्चित गर्न पोलिमर चेनहरूको टर्मिनलहरूमा परिमार्जन गरिएको छ।
यो ध्यान दिनु पर्छ कि सूचीबद्ध additives को लागी इलेक्ट्रोलाइट को कम ज्वलनशीलता र सेल प्रदर्शन को बीच सधैं एक व्यापार-अफ छ, यद्यपि यो सम्झौता माथिको आणविक डिजाइन मार्फत सुधार गरिएको छ।यो समस्या समाधान गर्ने अर्को प्रस्तावित रणनीतिमा माइक्रोफाइबरको सुरक्षात्मक पोलिमर शेल भित्र ज्वाला retardant समावेश गर्ने समावेश छ, जसलाई थप स्ट्याक गरी नबुने विभाजक (चित्र 6D)।थर्मल-ट्रिगर गरिएको ज्वाला-प्रतिरोधी गुणहरूको साथ एक उपन्यास इलेक्ट्रोस्पन ननबुना माइक्रोफाइबर विभाजक LIBs को लागि बनाइएको थियो।सुरक्षात्मक पोलिमर शेल भित्र ज्वाला retardant को encapsulation ले इलेक्ट्रोलाइटमा ज्वाला retardant को प्रत्यक्ष एक्सपोजर रोक्छ, ब्याट्री को इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन मा retardants बाट नकारात्मक प्रभाव रोक्छ (चित्र 6E)।यद्यपि, यदि LIB ब्याट्रीको थर्मल रनअवे हुन्छ भने, Poly(vinylidenefluoride-hexafluoro propylene) copolymer (PVDF-HFP) शेल तापक्रम बढ्दै जाँदा पग्लिनेछ।त्यसपछि encapsulated triphenyl phosphate ज्वाला retardant इलेक्ट्रोलाइटमा जारी गरिनेछ, यसरी प्रभावकारी रूपमा अत्यधिक ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइट्स को दहन दमन।
यो दुविधा समाधान गर्न "नुन-केन्द्रित इलेक्ट्रोलाइट" अवधारणा पनि विकसित गरिएको थियो।रिचार्जेबल ब्याट्रीहरूको लागि यी आगो निभाउने जैविक इलेक्ट्रोलाइटहरूमा नुनको रूपमा LiN (SO2F)2 र एकमात्र विलायकको रूपमा ट्राइमेथाइल फस्फेट (TMP) को लोकप्रिय ज्वाला प्रतिरोधी हुन्छ।एनोडमा बलियो नुन-व्युत्पन्न अकार्बनिक SEI को सहज गठन स्थिर इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शनको लागि महत्त्वपूर्ण छ।यो उपन्यास रणनीति विभिन्न अन्य ज्वाला retardants मा विस्तार गर्न सकिन्छ र सुरक्षित LIBs को लागि नयाँ ज्वाला-retardant विलायक विकास गर्न को लागी नयाँ मार्ग खोल्न सक्छ।
ज्वलनशील तरल इलेक्ट्रोलाइट्स।इलेक्ट्रोलाइटको सुरक्षा समस्याहरूको अन्तिम समाधान आन्तरिक रूपमा गैर-ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइटहरू विकास गर्नु हो।व्यापक रूपमा अध्ययन गरिएको गैर-ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइटहरूको एउटा समूह आयनिक तरल पदार्थ हो, विशेष गरी कोठाको तापक्रमको आयनिक तरल पदार्थ, जुन वाष्पशील (200 डिग्री सेल्सियस भन्दा कम पत्ता लगाउन सकिने वाष्पको दबाब हुँदैन) र गैर-ज्वलनशील हुन्छ र फराकिलो तापक्रम विन्डो हुन्छ।चित्र 6F)।यद्यपि, तिनीहरूको उच्च चिपचिपापन, कम ली ट्रान्सफरन्स संख्या, क्याथोडिक वा घटाउने अस्थिरता, र आयनिक तरल पदार्थको उच्च लागतबाट उत्पन्न हुने कम दर क्षमताका समस्याहरू समाधान गर्न निरन्तर अनुसन्धान अझै आवश्यक छ।
कम आणविक तौल हाइड्रोफ्लोरोइथरहरू उच्च वा कुनै फ्ल्याश पोइन्ट, गैर-ज्वलनशीलता, कम सतह तनाव, कम चिपचिपाहट, कम चिसो तापक्रम, इत्यादिका कारण गैर-ज्वलनशील तरल इलेक्ट्रोलाइटहरूको अर्को वर्ग हो।ब्याट्री इलेक्ट्रोलाइट्सको मापदण्ड पूरा गर्न तिनीहरूको रासायनिक गुणहरू अनुकूलन गर्न उचित आणविक डिजाइन बनाइनुपर्छ।भर्खरै रिपोर्ट गरिएको एउटा चाखलाग्दो उदाहरण पर्फ्लोरोपोलिथर (PFPE), एक परफ्लुओरिनेटेड पोलिथिलीन अक्साइड (PEO) एनालग हो जुन यसको गैर-ज्वलनशीलताका लागि परिचित छ।चित्र 6G)।हालको ब्याट्री प्रणालीहरूसँग अणुहरूको अनुकूलता सुनिश्चित गर्न PFPE चेन (PFPE-DMC) को टर्मिनल समूहहरूमा दुई मिथाइल कार्बोनेट समूहहरू परिमार्जन गरिएका छन्।यसरी, PFPEs को nonflammability र थर्मल स्थिरताले LIBs को सुरक्षालाई उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्न सक्छ जबकि अद्वितीय आणविक संरचना डिजाइनको कारणले इलेक्ट्रोलाइट स्थानान्तरण संख्या बढाउँछ।
थर्मल रनअवे प्रक्रियाको लागि चरण 3 अन्तिम तर विशेष रूपमा महत्त्वपूर्ण चरण हो।यो ध्यान दिनु पर्छ कि यद्यपि अत्याधुनिक तरल इलेक्ट्रोलाइटको ज्वलनशीलता कम गर्नको लागि ठूलो प्रयासहरू समर्पित गरिएको छ, ठोस-राज्य इलेक्ट्रोलाइटहरूको प्रयोग जुन गैर वाष्पशील छन् ठूलो प्रतिज्ञा देखाउँदछ।ठोस इलेक्ट्रोलाइटहरू मुख्यतया दुई वर्गहरूमा पर्दछन्: अकार्बनिक सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइटहरू [सल्फाइडहरू, अक्साइडहरू, नाइट्राइडहरू, फस्फेटहरू, इत्यादि] र ठोस पोलिमर इलेक्ट्रोलाइटहरू [पलिमरहरूसँग ली लवणको मिश्रण, जस्तै पोली(इथिलीन अक्साइड), पोलीएक्रिलोनिट्रिल, इत्यादि]।ठोस इलेक्ट्रोलाइटहरू सुधार गर्ने प्रयासहरू यहाँ विस्तृत हुनेछैन, किनकि यस विषयलाई हालैका धेरै समीक्षाहरूमा राम्रोसँग संक्षेप गरिएको छ।
आउटलुक
विगतमा, ब्याट्री सुरक्षा सुधार गर्न धेरै उपन्यास सामग्रीहरू विकास गरिएको छ, यद्यपि समस्या अझै पूर्ण रूपमा हल भएको छैन।थप रूपमा, प्रत्येक फरक ब्याट्री रसायनको लागि अन्तर्निहित सुरक्षा मुद्दाहरू भिन्न हुन्छन्।तसर्थ, विभिन्न ब्याट्रीहरूको लागि विशेष सामग्रीहरू डिजाइन गर्नुपर्छ।हामी विश्वास गर्छौं कि अझ प्रभावकारी विधिहरू र राम्ररी डिजाइन गरिएका सामग्रीहरू पत्ता लगाउन बाँकी छ।यहाँ, हामी भविष्यको ब्याट्री सुरक्षा अनुसन्धानको लागि धेरै सम्भावित दिशाहरू सूचीबद्ध गर्दछौं।
पहिलो, LIBs को आन्तरिक स्वास्थ्य अवस्था पत्ता लगाउन र निगरानी गर्नको लागि स्थिति वा अपरेन्डो विधिहरूमा विकास गर्नु महत्त्वपूर्ण छ।उदाहरणका लागि, थर्मल रनअवे प्रक्रिया LIB हरू भित्रको आन्तरिक तापक्रम वा दबाव वृद्धिसँग नजिकको सम्बन्ध छ।जे होस्, ब्याट्री भित्र तापक्रम वितरण बरु जटिल छ, र विधिहरू ठीक रूपमा इलेक्ट्रोलाइट्स र इलेक्ट्रोडहरू, साथै विभाजकहरूको लागि मानहरू निगरानी गर्न आवश्यक छ।यसरी, बिभिन्न कम्पोनेन्टहरूका लागि यी प्यारामिटरहरू मापन गर्न सक्षम हुनु भनेको ब्याट्री सुरक्षा खतराहरूको निदान र यसरी रोक्नको लागि महत्त्वपूर्ण छ।
ब्याट्री सुरक्षाको लागि विभाजकको थर्मल स्थिरता महत्त्वपूर्ण छ।उच्च पग्लने बिन्दुहरू भएका भर्खरै विकसित पोलिमरहरू विभाजकको थर्मल अखण्डता बढाउन प्रभावकारी छन्।यद्यपि, तिनीहरूको मेकानिकल गुणहरू अझै पनि कम छन्, ब्याट्री असेंबलीको समयमा तिनीहरूको प्रक्रियात्मकतालाई धेरै कम गर्दछ।यसबाहेक, मूल्य पनि एक महत्त्वपूर्ण कारक हो जुन व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूको लागि विचार गर्नुपर्छ।
ठोस इलेक्ट्रोलाइट्सको विकास LIBs को सुरक्षा समस्याहरूको लागि अन्तिम समाधान जस्तो देखिन्छ।ठोस इलेक्ट्रोलाइटले आगो र विस्फोटको जोखिमसँगै ब्याट्रीको आन्तरिक सर्टिङको सम्भावनालाई निकै कम गर्नेछ।यद्यपि ठोस इलेक्ट्रोलाइट्सको उन्नतिको लागि ठूलो प्रयासहरू समर्पित गरिएको छ, तिनीहरूको प्रदर्शन तरल इलेक्ट्रोलाइट्सको भन्दा धेरै पछाडि छ।अकार्बनिक र पोलिमर इलेक्ट्रोलाइट्सको कम्पोजिटले ठूलो सम्भावना देखाउँछ, तर तिनीहरूलाई नाजुक डिजाइन र तयारी चाहिन्छ।हामी जोड दिन्छौं कि अकार्बनिक-पोलिमर इन्टरफेसहरूको उचित डिजाइन र तिनीहरूको पङ्क्तिबद्धताको इन्जिनियरिङ कुशल ली-आयन यातायातको लागि महत्त्वपूर्ण छ।
यो ध्यान दिनुपर्छ कि तरल इलेक्ट्रोलाइट मात्र ब्याट्री घटक होइन जुन दहनशील छ।उदाहरणका लागि, जब LIB हरू अत्यधिक चार्ज हुन्छन्, दहनशील लिथिएटेड एनोड सामग्रीहरू (उदाहरणका लागि, लिथिएटेड ग्रेफाइट) पनि ठूलो सुरक्षा चिन्ता हुन्।ठोस-राज्य सामग्रीको आगोलाई कुशलतापूर्वक निलम्बन गर्न सक्ने ज्वाला प्रतिरोधीहरूलाई उनीहरूको सुरक्षा बढाउन अत्यधिक माग गरिन्छ।ज्वाला retardants बहुलक बाइन्डर वा प्रवाहकीय फ्रेमवर्क को रूप मा ग्रेफाइट संग मिश्रित हुन सक्छ।
ब्याट्री सुरक्षा एक जटिल र परिष्कृत समस्या हो।ब्याट्री सुरक्षाको भविष्यले थप उन्नत विशेषता विधिहरूका अतिरिक्त गहिरो बुझाइको लागि मौलिक मेकानिस्टिक अध्ययनहरूमा थप प्रयासहरूको लागि आह्वान गर्दछ, जसले सामग्री डिजाइनलाई मार्गदर्शन गर्न थप जानकारी प्रदान गर्न सक्छ।यद्यपि यो समीक्षाले सामग्री-स्तर सुरक्षामा केन्द्रित छ, यो ध्यान दिनुपर्छ कि LIBs को सुरक्षा समस्या समाधान गर्न थप समग्र दृष्टिकोण आवश्यक छ, जहाँ सामग्री, सेल कम्पोनेन्ट र ढाँचा, र ब्याट्री मोड्युल र प्याकहरूले ब्याट्रीहरूलाई भरपर्दो बनाउन समान भूमिका खेल्छन्। उनीहरुलाई बजारमा ल्याइन्छ ।
सन्दर्भ र नोटहरू
Kai Liu, Yayuan Liu, DingchangLin, Allen Pei, Yi Cui, Lithium-ion ब्याट्री सुरक्षाका लागि सामग्री, ScienceAdvances, DOI:10.1126/sciadv.aas9820
पोस्ट समय: जुन-05-2021
