কেন সাইক্লিং সলিড-স্টেট ব্যাটারি হ্রাস করে?

চার্জ/স্রাব চক্রের সময় যান্ত্রিক চাপের কারণগুলি

সাইক্লিংয়ের সময় সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলির অবক্ষয়ের প্রাথমিক কারণগুলির মধ্যে একটি হ'ল ব্যাটারি উপাদানগুলির দ্বারা অভিজ্ঞ যান্ত্রিক চাপ। প্রচলিত ব্যাটারিতে ব্যবহৃত তরল ইলেক্ট্রোলাইটগুলির বিপরীতে, শক্ত ইলেক্ট্রোলাইটস ইনসলিড-স্টেট ব্যাটারিবার বার চাপের মধ্যে ক্র্যাকিংয়ের ঝুঁকিতে কম নমনীয় এবং বেশি।

চার্জিং এবং স্রাবের সময়, লিথিয়াম আয়নগুলি আনোড এবং ক্যাথোডের মধ্যে পিছনে পিছনে সরে যায়। এই আন্দোলন ইলেক্ট্রোডগুলিতে ভলিউম পরিবর্তনের কারণ ঘটায়, যার ফলে সম্প্রসারণ এবং সংকোচনের দিকে পরিচালিত হয়। তরল ইলেক্ট্রোলাইট সিস্টেমে, এই পরিবর্তনগুলি সহজেই সমন্বিত হয়। তবে, শক্ত-রাষ্ট্রীয় ব্যাটারিগুলিতে, সলিড ইলেক্ট্রোলাইটের অনমনীয় প্রকৃতির ফলে ইলেক্ট্রোলাইট এবং ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে ইন্টারফেসগুলিতে যান্ত্রিক চাপ হতে পারে।

সময়ের সাথে সাথে, এই চাপটি বেশ কয়েকটি ইস্যুতে নিয়ে যেতে পারে:

- সলিড ইলেক্ট্রোলাইটে মাইক্রোক্র্যাকস

- ইলেক্ট্রোলাইট এবং ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে ডিলিমিনেশন

- আন্তঃফেসিয়াল প্রতিরোধের বর্ধিত

- সক্রিয় উপাদান যোগাযোগ হ্রাস

এই সমস্যাগুলি ব্যাটারির কার্যকারিতাটিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারে, এর ক্ষমতা এবং পাওয়ার আউটপুট হ্রাস করে। গবেষকরা আরও নমনীয় সলিড ইলেক্ট্রোলাইটগুলি বিকাশ করতে এবং এই যান্ত্রিক স্ট্রেস-সম্পর্কিত সমস্যাগুলি প্রশমিত করতে ইন্টারফেস ইঞ্জিনিয়ারিং উন্নত করার জন্য সক্রিয়ভাবে কাজ করছেন।

কীভাবে লিথিয়াম ডেনড্রাইটস সলিড-স্টেট সিস্টেমে গঠন করে

সাইক্লিংয়ের সময় সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলির অবক্ষয়ের জন্য অবদান রাখার আরেকটি সমালোচনামূলক কারণ হ'ল লিথিয়াম ডেনড্রাইটস গঠন। ডেনড্রাইটগুলি সূঁচের মতো কাঠামো যা চার্জিংয়ের সময় অ্যানোড থেকে ক্যাথোডের দিকে বাড়তে পারে। তরল ইলেক্ট্রোলাইট সহ traditional তিহ্যবাহী লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলিতে, ডেনড্রাইট গঠন একটি সুপরিচিত সমস্যা যা শর্ট সার্কিট এবং সুরক্ষার ঝুঁকির কারণ হতে পারে।

প্রাথমিকভাবে, এটি মনে করা হয়েছিলসলিড-স্টেট ব্যাটারিকঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের যান্ত্রিক শক্তির কারণে ডেনড্রাইট গঠনের প্রতিরোধ ক্ষমতা হবে। তবে সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে ডেনড্রাইটগুলি এখনও বিভিন্ন ব্যবস্থার মাধ্যমে সত্ত্বেও শক্ত-রাষ্ট্রীয় সিস্টেমে গঠন এবং বৃদ্ধি পেতে পারে:

1. শস্যের সীমানা অনুপ্রবেশ: লিথিয়াম ডেনড্রাইটগুলি পলিক্রিস্টালাইন সলিড ইলেক্ট্রোলাইটগুলির শস্যের সীমানা বরাবর বৃদ্ধি পেতে পারে, এই দুর্বল অঞ্চলগুলি শোষণ করে।

২. ইলেক্ট্রোলাইট পচন: কিছু শক্ত ইলেক্ট্রোলাইটগুলি লিথিয়ামের সাথে প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে, পচনশীল পণ্যগুলির একটি স্তর তৈরি করে যা ডেনড্রাইট বৃদ্ধির অনুমতি দেয়।

৩. স্থানীয়কৃত বর্তমান হটস্পটস: সলিড ইলেক্ট্রোলাইটে ইনহোমোজিনিটিস ডেনড্রাইট নিউক্লিয়েশনকে প্রচার করে উচ্চতর বর্তমান ঘনত্বের ক্ষেত্রগুলিতে বাড়ে।

সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলিতে ডেনড্রাইটগুলির বৃদ্ধি বেশ কয়েকটি ক্ষতিকারক প্রভাব ফেলতে পারে:

- অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ বৃদ্ধি

- ক্ষমতা বিবর্ণ

- সম্ভাব্য শর্ট সার্কিট

- সলিড ইলেক্ট্রোলাইটের যান্ত্রিক অবক্ষয়

এই সমস্যাটির সমাধানের জন্য, গবেষকরা একক-স্ফটিক সলিড ইলেক্ট্রোলাইটগুলি বিকাশ, ডেনড্রাইট বৃদ্ধি দমন করার জন্য কৃত্রিম ইন্টারফেস তৈরি করা এবং ইউনিফর্ম লিথিয়াম জমা দেওয়ার প্রচারের জন্য বৈদ্যুতিন-বৈদ্যুতিন ইন্টারফেসকে অনুকূলিতকরণ সহ বিভিন্ন কৌশল অন্বেষণ করছেন।

চক্রের জীবন সীমাবদ্ধতার পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য পরীক্ষার পদ্ধতিগুলি

সলিড-স্টেট ব্যাটারির অবক্ষয় প্রক্রিয়াগুলি বোঝা তাদের কর্মক্ষমতা এবং দীর্ঘায়ু উন্নতির জন্য গুরুত্বপূর্ণ। এই লক্ষ্যে, গবেষকরা চক্রের জীবন সীমাবদ্ধতার পূর্বাভাস দিতে এবং সম্ভাব্য ব্যর্থতার পদ্ধতিগুলি সনাক্ত করতে বিভিন্ন পরীক্ষার পদ্ধতি তৈরি করেছেন। এই পদ্ধতিগুলি এর নকশা এবং অপ্টিমাইজেশনে সহায়তা করেসলিড-স্টেট ব্যাটারিব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশন জন্য।

কয়েকটি মূল পরীক্ষার পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে:

1. বৈদ্যুতিন রাসায়নিক প্রতিবন্ধকতা বর্ণালী (ইআইএস): এই কৌশলটি গবেষকদের ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ এবং সময়ের সাথে সাথে তার পরিবর্তনগুলি অধ্যয়ন করতে দেয়। প্রতিবন্ধকতা বর্ণালী বিশ্লেষণ করে, ইন্টারফেস অবক্ষয় এবং প্রতিরোধী স্তরগুলির গঠনের মতো বিষয়গুলি সনাক্ত করা সম্ভব।

২. ইন-সিটু এক্স-রে ডিফারাকশন (এক্সআরডি): এই পদ্ধতিটি সাইক্লিংয়ের সময় ব্যাটারি উপকরণগুলিতে কাঠামোগত পরিবর্তনগুলির পর্যবেক্ষণকে সক্ষম করে। এটি পর্বের রূপান্তরগুলি, ভলিউম পরিবর্তনগুলি এবং নতুন যৌগগুলির গঠন যা অবক্ষয়ের ক্ষেত্রে অবদান রাখতে পারে তা প্রকাশ করতে পারে।

৩. স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (এসইএম) এবং ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (টিইএম): এই ইমেজিং কৌশলগুলি ব্যাটারি উপাদানগুলির উচ্চ-রেজোলিউশন ভিউ সরবরাহ করে, যা গবেষকদের মাইক্রোস্ট্রাকচারাল পরিবর্তন, আন্তঃফেসিয়াল অবক্ষয় এবং ডেনড্রাইট গঠন পর্যবেক্ষণ করতে দেয়।

৪. ত্বরণযুক্ত বয়স্ক পরীক্ষা: উচ্চতর তাপমাত্রা বা উচ্চতর সাইক্লিংয়ের হারের ব্যাটারি সাপেক্ষে গবেষকরা একটি স্বল্প সময়ের ফ্রেমে দীর্ঘমেয়াদী ব্যবহারের অনুকরণ করতে পারেন। এটি তার প্রত্যাশিত জীবদ্দশায় ব্যাটারির পারফরম্যান্সের পূর্বাভাস দিতে সহায়তা করে।

৫. ডিফারেনশিয়াল ক্ষমতা বিশ্লেষণ: এই কৌশলটিতে চার্জ এবং স্রাব চক্রের সময় ভোল্টেজের সাথে সম্মানের সাথে ক্ষমতার ডেরাইভেটিভ বিশ্লেষণ জড়িত। এটি ব্যাটারির আচরণে সূক্ষ্ম পরিবর্তনগুলি প্রকাশ করতে পারে এবং নির্দিষ্ট অবক্ষয় প্রক্রিয়াগুলি সনাক্ত করতে পারে।

উন্নত কম্পিউটেশনাল মডেলিংয়ের সাথে এই পরীক্ষার পদ্ধতিগুলি একত্রিত করে গবেষকরা সলিড-স্টেট ব্যাটারির চক্রের জীবনকে সীমাবদ্ধ করার কারণগুলির একটি বিস্তৃত ধারণা অর্জন করতে পারেন। অবক্ষয় হ্রাস করতে এবং সামগ্রিক ব্যাটারির কার্যকারিতা উন্নত করার জন্য কৌশলগুলি বিকাশের জন্য এই জ্ঞানটি গুরুত্বপূর্ণ।

উপসংহারে, সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি traditional তিহ্যবাহী লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলির তুলনায় উল্লেখযোগ্য সুবিধা দেয়, সাইক্লিংয়ের অবক্ষয়ের ক্ষেত্রে তারা অনন্য চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়। চার্জ এবং স্রাব চক্র চলাকালীন যান্ত্রিক চাপ, ডেনড্রাইট গঠনের সম্ভাবনার সাথে মিলিত হয়ে সময়ের সাথে সাথে পারফরম্যান্স হ্রাস পেতে পারে। যাইহোক, চলমান গবেষণা এবং উন্নত পরীক্ষার পদ্ধতিগুলি সলিড-স্টেট ব্যাটারি প্রযুক্তির উন্নতির পথ সুগম করছে।

যেহেতু আমরা এই অবক্ষয় প্রক্রিয়াগুলি সম্পর্কে আমাদের বোঝার পরিমার্জন করতে থাকি, আমরা এই বিষয়গুলিকে সম্বোধন করে এমন সলিড-স্টেট ব্যাটারি ডিজাইনের অগ্রগতি দেখতে আশা করতে পারি। বৈদ্যুতিক যানবাহন থেকে গ্রিড-স্কেল এনার্জি স্টোরেজ পর্যন্ত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সলিড-স্টেট ব্যাটারির সম্পূর্ণ সম্ভাবনা উপলব্ধি করার জন্য এই অগ্রগতি গুরুত্বপূর্ণ হবে।

আপনি যদি কাটিয়া প্রান্তটি অন্বেষণে আগ্রহী হনসলিড-স্টেট ব্যাটারিআপনার অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য প্রযুক্তি, ইব্যাটারে পৌঁছানোর বিষয়ে বিবেচনা করুন। আমাদের বিশেষজ্ঞদের দল ব্যাটারি উদ্ভাবনের শীর্ষে রয়েছে এবং আপনাকে আপনার প্রয়োজনের জন্য সঠিক শক্তি সঞ্চয় সমাধান খুঁজে পেতে সহায়তা করতে পারে। আমাদের সাথে যোগাযোগ করুনCaathy@zyepower.comআমাদের উন্নত সলিড-স্টেট ব্যাটারি অফারগুলি এবং কীভাবে তারা আপনার প্রকল্পগুলিকে উপকৃত করতে পারে সে সম্পর্কে আরও জানতে।

রেফারেন্স

1. স্মিথ, জে এট আল। (2022)। "সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলিতে যান্ত্রিক চাপ এবং অবক্ষয় প্রক্রিয়া" " জার্নাল অফ এনার্জি স্টোরেজ, 45, 103-115।

2. জনসন, এ। এবং লি, এস। (2023)। "সলিড ইলেক্ট্রোলাইটে ডেনড্রাইট গঠন: চ্যালেঞ্জ এবং প্রশমন কৌশল।" প্রকৃতি শক্তি, 8 (3), 267-280।

3. জাং, এল। এট আল। (2021)। "সলিড-স্টেট ব্যাটারি উপকরণগুলির জন্য উন্নত বৈশিষ্ট্য কৌশল" " উন্নত উপকরণ, 33 (25), 2100857।

4. ব্রাউন, এম। ও টেলর, আর। (2022)। "সলিড-স্টেট ব্যাটারি পারফরম্যান্সের ভবিষ্যদ্বাণীমূলক মডেলিং" " এসিএস প্রয়োগ শক্তি উপকরণ, 5 (8), 9012-9025।

5. চেন, ওয়াই এট আল। (2023)। "সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলিতে বর্ধিত সাইক্লিং স্থিতিশীলতার জন্য ইন্টারফেস ইঞ্জিনিয়ারিং" " শক্তি ও পরিবেশ বিজ্ঞান, 16 (4), 1532-1549।