اس مقالے میں، مثبت الیکٹروڈ NCM111+LMO والی 40Ah پاؤچ بیٹری کی اوورچارج کارکردگی کا تجربات اور نقالی کے ذریعے مطالعہ کیا گیا ہے۔اوور چارج کرنٹ بالترتیب 0.33C، 0.5C اور 1C ہیں۔بیٹری کا سائز 240mm * 150mm * 14mm ہے۔(3.65V کے ریٹیڈ وولٹیج کے مطابق حساب کیا جاتا ہے، اس کا حجم مخصوص توانائی تقریباً 290Wh/L ہے، جو کہ اب بھی نسبتاً کم ہے)
زیادہ چارج کے عمل کے دوران وولٹیج، درجہ حرارت اور اندرونی مزاحمتی تبدیلیاں تصویر 1 میں دکھائی گئی ہیں۔ اسے تقریباً چار مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:
پہلا مرحلہ: 1
دوسرا مرحلہ: 1.2
تیسرا مرحلہ: 1.4
چوتھا مرحلہ: SOC>1.6، بیٹری کا اندرونی دباؤ حد سے بڑھ جاتا ہے، کیسنگ پھٹ جاتا ہے، ڈایافرام سکڑ جاتا ہے اور بگڑ جاتا ہے، اور بیٹری تھرمل رن وے ہے۔بیٹری کے اندر ایک شارٹ سرکٹ ہوتا ہے، بڑی مقدار میں توانائی تیزی سے خارج ہوتی ہے، اور بیٹری کا درجہ حرارت تیزی سے 780 °C تک بڑھ جاتا ہے۔
زیادہ چارج کے عمل کے دوران پیدا ہونے والی حرارت میں شامل ہیں: الٹنے والی اینٹروپی ہیٹ، جول ہیٹ، کیمیائی رد عمل کی حرارت اور اندرونی شارٹ سرکٹ سے خارج ہونے والی حرارت۔کیمیائی رد عمل کی حرارت میں Mn کی تحلیل سے خارج ہونے والی حرارت، الیکٹرولائٹ کے ساتھ دھاتی لیتھیم کا رد عمل، الیکٹرولائٹ کا آکسیڈیشن، SEI فلم کا گلنا، منفی الیکٹروڈ کا گلنا اور مثبت الیکٹروڈ کا گلنا شامل ہیں۔ (NCM111 اور LMO)۔جدول 1 ہر رد عمل کی اینتھالپی تبدیلی اور ایکٹیویشن انرجی کو ظاہر کرتا ہے۔(یہ مضمون بائنڈرز کے ضمنی ردعمل کو نظر انداز کرتا ہے)
تصویر 3 مختلف چارجنگ کرنٹ کے ساتھ اوور چارجنگ کے دوران گرمی پیدا کرنے کی شرح کا موازنہ ہے۔تصویر 3 سے درج ذیل نتائج اخذ کیے جا سکتے ہیں۔
1) جیسے جیسے چارجنگ کرنٹ بڑھتا ہے، تھرمل بھاگنے کا وقت بڑھتا جاتا ہے۔
2) اوور چارجنگ کے دوران گرمی کی پیداوار پر جول ہیٹ کا غلبہ ہوتا ہے۔SOC <1.2، گرمی کی کل پیداوار بنیادی طور پر جول حرارت کے برابر ہے۔
3) دوسرے مرحلے میں (1
4) SOC>1.45، دھاتی لتیم اور الیکٹرولائٹ کے رد عمل سے جاری ہونے والی حرارت جول حرارت سے زیادہ ہوگی۔
5) جب SOC>1.6، SEI فلم اور منفی الیکٹروڈ کے درمیان سڑنے کا رد عمل شروع ہوتا ہے، تو الیکٹرولائٹ آکسیڈیشن ری ایکشن کی حرارت کی پیداوار کی شرح تیزی سے بڑھ جاتی ہے، اور حرارت کی کل پیداوار کی شرح چوٹی کی قیمت تک پہنچ جاتی ہے۔(لٹریچر میں 4 اور 5 کی وضاحتیں تصویروں سے کسی حد تک مطابقت نہیں رکھتیں، اور یہاں تصویریں غالب ہوں گی اور ان کو ایڈجسٹ کر دیا گیا ہے۔)
6) زیادہ چارج کے عمل کے دوران، الیکٹرولائٹ کے ساتھ دھاتی لتیم کا رد عمل اور الیکٹرولائٹ کا آکسیکرن اہم رد عمل ہیں۔
مندرجہ بالا تجزیہ کے ذریعے، الیکٹرولائٹ کی آکسیکرن صلاحیت، منفی الیکٹروڈ کی صلاحیت، اور تھرمل رن وے کا ابتدائی درجہ حرارت اوور چارجنگ کے تین اہم پیرامیٹرز ہیں۔تصویر 4 زیادہ چارج کی کارکردگی پر تین کلیدی پیرامیٹرز کا اثر دکھاتی ہے۔یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ الیکٹرولائٹ کی آکسیکرن صلاحیت میں اضافہ بیٹری کی اوورچارج کارکردگی کو بہت بہتر بنا سکتا ہے، جبکہ منفی الیکٹروڈ کی صلاحیت کا زیادہ چارج کی کارکردگی پر بہت کم اثر پڑتا ہے۔(دوسرے الفاظ میں، ہائی وولٹیج الیکٹرولائٹ بیٹری کی اوورچارج کارکردگی کو بہتر بنانے میں مدد کرتا ہے، اور N/P تناسب میں اضافہ بیٹری کی اوورچارج کارکردگی پر بہت کم اثر ڈالتا ہے۔)
حوالہ جات
D. Ren et al.جرنل آف پاور سورسز 364(2017) 328-340
پوسٹ ٹائم: دسمبر-15-2022