কেন লিথিয়াম আয়রন ফসফেট ব্যাটারি ব্যর্থ হয়?

লিথিয়াম আয়রন ফসফেট ব্যাটারির ব্যর্থতার কারণ বা প্রক্রিয়া বোঝা ব্যাটারির কার্যকারিতা উন্নত করার জন্য এবং এর বড় আকারের উৎপাদন ও ব্যবহারের জন্য খুবই গুরুত্বপূর্ণ। এই নিবন্ধটি ব্যাটারি ব্যর্থতার উপর অমেধ্য, গঠন পদ্ধতি, স্টোরেজ অবস্থা, পুনর্ব্যবহার, অতিরিক্ত চার্জ এবং অতিরিক্ত স্রাবের প্রভাব নিয়ে আলোচনা করে।

1. উৎপাদন প্রক্রিয়ায় ব্যর্থতা

উত্পাদন প্রক্রিয়ায়, কর্মী, সরঞ্জাম, কাঁচামাল, পদ্ধতি এবং পরিবেশ হল প্রধান কারণ যা পণ্যের গুণমানকে প্রভাবিত করে। LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, কর্মী এবং সরঞ্জাম ব্যবস্থাপনার সুযোগের অন্তর্গত, তাই আমরা প্রধানত শেষ তিনটি প্রভাব ফ্যাক্টর নিয়ে আলোচনা করি।

সক্রিয় ইলেক্ট্রোড উপাদানের অশুচিতা ব্যাটারির ব্যর্থতার কারণ হয়।

LiFePO4 সংশ্লেষণের সময়, Fe2O3 এবং Fe এর মতো অল্প সংখ্যক অমেধ্য থাকবে। এই অমেধ্যগুলি নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে হ্রাস পাবে এবং ডায়াফ্রামকে ছিদ্র করতে পারে এবং অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিটের কারণ হতে পারে। যখন LiFePO4 দীর্ঘ সময়ের জন্য বাতাসের সংস্পর্শে থাকে, তখন আর্দ্রতা ব্যাটারির অবনতি ঘটাবে। বার্ধক্যের প্রাথমিক পর্যায়ে, বস্তুর পৃষ্ঠে নিরাকার আয়রন ফসফেট তৈরি হয়। এর স্থানীয় রচনা এবং গঠন LiFePO4(OH) এর অনুরূপ; OH এর সন্নিবেশের সাথে, LiFePO4 ক্রমাগত গ্রাস করা হয়, ভলিউম বৃদ্ধি হিসাবে উদ্ভাসিত হয়; পরে LiFePO4(OH) গঠনের জন্য ধীরে ধীরে পুনঃপ্রতিষ্ঠা করা হয়। LiFePO3-এ Li4PO4 অশুদ্ধতা বৈদ্যুতিক রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয়। গ্রাফাইট অ্যানোডের অপরিচ্ছন্নতার পরিমাণ যত বেশি, অপরিবর্তনীয় ক্ষমতা হ্রাস তত বেশি।

গঠন পদ্ধতির কারণে ব্যাটারির ব্যর্থতা

সক্রিয় লিথিয়াম আয়নগুলির অপরিবর্তনীয় ক্ষতি প্রথমে কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেসিয়াল মেমব্রেন গঠনের সময় গ্রাস করা লিথিয়াম আয়নগুলিতে প্রতিফলিত হয়। গবেষণায় দেখা গেছে যে গঠনের তাপমাত্রা বৃদ্ধি লিথিয়াম আয়নগুলির আরও অপরিবর্তনীয় ক্ষতির কারণ হবে। যখন গঠনের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, তখন SEI ফিল্মে অজৈব উপাদানের অনুপাত বৃদ্ধি পাবে। জৈব অংশ ROCO2Li থেকে অজৈব উপাদান Li2CO3 এ রূপান্তরের সময় নির্গত গ্যাস SEI ফিল্মে আরও ত্রুটি সৃষ্টি করবে। এই ত্রুটিগুলি দ্বারা সমাধান করা বিপুল সংখ্যক লিথিয়াম আয়ন নেতিবাচক গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোডে এম্বেড করা হবে।

গঠনের সময়, কম-কারেন্ট চার্জিং দ্বারা গঠিত SEI ফিল্মের গঠন এবং বেধ অভিন্ন কিন্তু সময়সাপেক্ষ; উচ্চ-কারেন্ট চার্জিং আরও পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া ঘটবে, যার ফলে অপরিবর্তনীয় লিথিয়াম-আয়ন ক্ষতি বৃদ্ধি পাবে এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড ইন্টারফেস প্রতিবন্ধকতাও বৃদ্ধি পাবে, তবে এটি সময় বাঁচায়। সময়; আজকাল, ছোট কারেন্ট কনস্ট্যান্ট কারেন্ট-বড় কারেন্ট কনস্ট্যান্ট কারেন্ট এবং কনস্ট্যান্ট ভোল্টেজের গঠন মোড আরও ঘন ঘন ব্যবহার করা হয় যাতে এটি উভয়ের সুবিধা বিবেচনায় নিতে পারে।

উত্পাদন পরিবেশে আর্দ্রতার কারণে ব্যাটারি ব্যর্থতা

প্রকৃত উৎপাদনে, ব্যাটারি অনিবার্যভাবে বাতাসের সাথে যোগাযোগ করবে কারণ ইতিবাচক এবং নেতিবাচক উপাদানগুলি বেশিরভাগই মাইক্রন বা ন্যানো-আকারের কণা, এবং ইলেক্ট্রোলাইটের দ্রাবক অণুগুলিতে বড় ইলেক্ট্রোনেগেটিভ কার্বনিল গ্রুপ এবং মেটাস্টেবল কার্বন-কার্বন ডাবল বন্ড থাকে। সব সহজে বাতাসে আর্দ্রতা শোষণ.

জলের অণুগুলি ইলেক্ট্রোলাইটে থাকা লিথিয়াম লবণের (বিশেষত LiPF6) সাথে বিক্রিয়া করে, যা ইলেক্ট্রোলাইটকে পচে এবং গ্রাস করে (পচে PF5 তৈরি করে) এবং অ্যাসিডিক পদার্থ HF তৈরি করে। PF5 এবং HF উভয়ই SEI ফিল্মকে ধ্বংস করবে এবং HF LiFePO4 সক্রিয় উপাদানের ক্ষয়কেও প্রচার করবে। জলের অণুগুলি লিথিয়াম-ইন্টারক্যালেটেড গ্রাফাইট নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডকেও বিলুপ্ত করবে, SEI ফিল্মের নীচে লিথিয়াম হাইড্রক্সাইড তৈরি করবে। উপরন্তু, O2 ইলেক্ট্রোলাইট মধ্যে দ্রবীভূত এছাড়াও এর বার্ধক্য ত্বরান্বিত হবে LiFePO4 ব্যাটারি.

উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, ব্যাটারির কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে এমন উৎপাদন প্রক্রিয়া ছাড়াও, LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির ব্যর্থতার প্রধান কারণগুলির মধ্যে রয়েছে কাঁচামাল (জল সহ) এবং গঠন প্রক্রিয়ার অমেধ্য, তাই এর বিশুদ্ধতা। উপাদান, পরিবেশগত আর্দ্রতা নিয়ন্ত্রণ, গঠন পদ্ধতি, ইত্যাদি কারণগুলি গুরুত্বপূর্ণ।

2. শেল্ভিং ব্যর্থতা

একটি পাওয়ার ব্যাটারির সার্ভিস লাইফের সময়, এর বেশিরভাগ সময় তাক লাগানোর অবস্থায় থাকে। সাধারণত, দীর্ঘ শেল্ভিং সময় পরে, ব্যাটারির কর্মক্ষমতা হ্রাস পায়, সাধারণত অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি, ভোল্টেজ হ্রাস এবং নিষ্কাশন ক্ষমতা হ্রাস দেখায়। অনেকগুলি কারণ ব্যাটারির কর্মক্ষমতা হ্রাসের কারণ, যার মধ্যে তাপমাত্রা, চার্জের অবস্থা এবং সময় সবচেয়ে স্পষ্টভাবে প্রভাবিত করার কারণ।

কাসেম প্রমুখ। বিভিন্ন স্টোরেজ অবস্থার অধীনে LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির বার্ধক্য বিশ্লেষণ করেছে। তারা বিশ্বাস করতেন যে বার্ধক্য প্রক্রিয়াটি মূলত ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া। ইলেক্ট্রোলাইট (ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের পার্শ্ব প্রতিক্রিয়ার তুলনায়, নেতিবাচক গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোডের পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া ভারী, প্রধানত দ্রাবক দ্বারা সৃষ্ট। পচন, SEI ফিল্মের বৃদ্ধি) সক্রিয় লিথিয়াম আয়ন গ্রহণ করে। একই সময়ে, ব্যাটারির মোট প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধি পায়, সক্রিয় লিথিয়াম আয়নের ক্ষতি ব্যাটারির বার্ধক্যের দিকে নিয়ে যায় যখন এটি বাকি থাকে। স্টোরেজ তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাস বৃদ্ধি পায়। বিপরীতে, চার্জের স্টোরেজ স্টেট বৃদ্ধির সাথে সাথে ক্ষমতা হ্রাস আরও ছোট হয়।

Grolleau et al. এছাড়াও একই উপসংহারে পৌঁছেছেন: স্টোরেজ তাপমাত্রা LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির বার্ধক্যের উপর আরও উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে, তারপরে চার্জের স্টোরেজ অবস্থা এবং একটি সাধারণ মডেল প্রস্তাব করা হয়। এটি স্টোরেজ সময় (তাপমাত্রা এবং চার্জের অবস্থা) সম্পর্কিত বিষয়গুলির উপর ভিত্তি করে LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাসের পূর্বাভাস দিতে পারে। একটি নির্দিষ্ট SOC অবস্থায়, বালুচরের সময় বাড়ার সাথে সাথে, গ্রাফাইটের লিথিয়াম প্রান্তে ছড়িয়ে পড়বে, ইলেক্ট্রোলাইট এবং ইলেকট্রনগুলির সাথে একটি জটিল যৌগ তৈরি করবে, যার ফলে অপরিবর্তনীয় লিথিয়াম আয়নগুলির অনুপাত বৃদ্ধি পাবে, SEI ঘন হবে, এবং পরিবাহিতা। হ্রাস দ্বারা সৃষ্ট প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধি (অজৈব উপাদান বৃদ্ধি, এবং কিছু পুনরায় দ্রবীভূত করার সুযোগ আছে) এবং ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠের কার্যকলাপ হ্রাস একসাথে ব্যাটারির বার্ধক্য কারণ।

চার্জিং স্টেট বা ডিসচার্জিং স্টেট নির্বিশেষে, ডিফারেনশিয়াল স্ক্যানিং ক্যালোরিমিট্রি LiFePO4 এবং বিভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে কোন প্রতিক্রিয়া খুঁজে পায়নি (ইলেক্ট্রোলাইট হল LiBF4, LiAsF6, বা LiPF6) ঘরের তাপমাত্রা থেকে 85°C পর্যন্ত তাপমাত্রার পরিসরে। যাইহোক, যখন LiFePO4 দীর্ঘ সময়ের জন্য LiPF6 এর ইলেক্ট্রোলাইটে নিমজ্জিত থাকে, তখনও এটি নির্দিষ্ট প্রতিক্রিয়া প্রদর্শন করবে। ইন্টারফেস গঠনের প্রতিক্রিয়া দীর্ঘায়িত হওয়ার কারণে, LiFePO4 এর পৃষ্ঠে এখনও একটি প্যাসিভেশন ফিল্ম নেই যা এক মাস ডুবিয়ে রাখার পরে ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে আরও প্রতিক্রিয়া প্রতিরোধ করতে পারে।

শেল্ভিং অবস্থায়, খারাপ স্টোরেজ অবস্থা (উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ চার্জের অবস্থা) LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির স্ব-নিঃসরণ ডিগ্রী বাড়িয়ে দেবে, ব্যাটারি বার্ধক্যকে আরও স্পষ্ট করে তুলবে।

3. পুনর্ব্যবহারে ব্যর্থতা

ব্যাটারি সাধারণত ব্যবহারের সময় তাপ নির্গত করে, তাই তাপমাত্রার প্রভাব উল্লেখযোগ্য। উপরন্তু, রাস্তার অবস্থা, ব্যবহার, এবং পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা সবই আলাদা প্রভাব ফেলবে।

সক্রিয় লিথিয়াম আয়ন হ্রাস সাধারণত সাইকেল চালানোর সময় LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাস ঘটায়। দুবারি এট আল। দেখিয়েছে যে সাইক্লিংয়ের সময় LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির বার্ধক্য মূলত একটি জটিল বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার কারণে হয় যা কার্যকরী লিথিয়াম-আয়ন SEI ফিল্ম গ্রহণ করে। এই প্রক্রিয়ায়, সক্রিয় লিথিয়াম আয়নগুলির ক্ষতি সরাসরি ব্যাটারির ক্ষমতা ধরে রাখার হার হ্রাস করে; SEI ফিল্মের ক্রমাগত বৃদ্ধি, একদিকে, ব্যাটারির মেরুকরণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি ঘটায়। একই সময়ে, SEI ফিল্মের পুরুত্ব খুব পুরু, এবং গ্রাফাইট অ্যানোডের ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা। এটি আংশিকভাবে কার্যকলাপ নিষ্ক্রিয় হবে.

উচ্চ-তাপমাত্রা সাইক্লিংয়ের সময়, LiFePO2-এ Fe4+ একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে দ্রবীভূত হবে। যদিও Fe2+ দ্রবীভূত হওয়ার পরিমাণ পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের ক্ষমতার উপর কোন উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে না, Fe2+ এর দ্রবীভূত হওয়া এবং নেতিবাচক গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোডে Fe এর বৃষ্টিপাত SEI ফিল্মের বৃদ্ধিতে একটি অনুঘটক ভূমিকা পালন করবে। . ট্যান পরিমাণগতভাবে কোথায় এবং কোথায় সক্রিয় লিথিয়াম আয়ন হারিয়ে গেছে তা বিশ্লেষণ করে এবং দেখেছে যে সক্রিয় লিথিয়াম আয়নগুলির বেশিরভাগ ক্ষতি নেতিবাচক গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে ঘটেছিল, বিশেষত উচ্চ-তাপমাত্রা চক্রের সময়, অর্থাৎ, উচ্চ-তাপমাত্রা চক্র ক্ষমতা হ্রাস। দ্রুততর, এবং SEI ফিল্মের সংক্ষিপ্তসারে ক্ষতি এবং মেরামতের তিনটি ভিন্ন প্রক্রিয়া রয়েছে:

1. লিথিয়াম আয়ন কমাতে গ্রাফাইট অ্যানোডের ইলেকট্রন SEI ফিল্মের মধ্য দিয়ে যায়।
2. SEI ফিল্মের কিছু উপাদানের দ্রবীভূতকরণ এবং পুনর্জন্ম।
3. গ্রাফাইট অ্যানোডের ভলিউম পরিবর্তনের কারণে, SEI ঝিল্লি ফেটে যাওয়ার কারণে হয়েছিল।

সক্রিয় লিথিয়াম আয়ন ক্ষতি ছাড়াও, ইতিবাচক এবং নেতিবাচক উভয় উপাদান পুনর্ব্যবহার করার সময় অবনতি হবে। পুনর্ব্যবহার করার সময় LiFePO4 ইলেক্ট্রোডে ফাটল দেখা দিলে ইলেক্ট্রোড মেরুকরণ বৃদ্ধি পাবে এবং সক্রিয় উপাদান এবং পরিবাহী এজেন্ট বা বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে পরিবাহিতা হ্রাস পাবে। নাগপুরে স্ক্যানিং এক্সটেন্ডেড রেজিস্ট্যান্স মাইক্রোস্কোপি (SSRM) ব্যবহার করে বার্ধক্যের পরে LiFePO4-এর পরিবর্তনগুলি অর্ধ-পরিমাণগতভাবে অধ্যয়ন করতে এবং দেখেছেন যে LiFePO4 ন্যানো পার্টিকেলগুলির মোটা হওয়া এবং নির্দিষ্ট রাসায়নিক বিক্রিয়া দ্বারা উত্পাদিত পৃষ্ঠের আমানত একসাথে LiFePO4 ক্যাথোডের প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে। এছাড়াও, সক্রিয় পৃষ্ঠের হ্রাস এবং সক্রিয় গ্রাফাইট উপাদানের ক্ষতির কারণে গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোডের এক্সফোলিয়েশনকেও ব্যাটারি বার্ধক্যের কারণ হিসাবে বিবেচনা করা হয়। গ্রাফাইট অ্যানোডের অস্থিরতা SEI ফিল্মের অস্থিরতা সৃষ্টি করবে এবং সক্রিয় লিথিয়াম আয়নগুলির ব্যবহারকে উন্নীত করবে।

ব্যাটারির উচ্চ হারের স্রাব বৈদ্যুতিক গাড়ির জন্য উল্লেখযোগ্য শক্তি প্রদান করতে পারে; অর্থাৎ, পাওয়ার ব্যাটারির রেট পারফরম্যান্স যত ভালো, বৈদ্যুতিক গাড়ির ত্বরণ কর্মক্ষমতা তত ভালো। কিম এট আল এর গবেষণা ফলাফল। দেখায় যে LiFePO4 পজিটিভ ইলেক্ট্রোড এবং গ্রাফাইট নেগেটিভ ইলেক্ট্রোডের বার্ধক্য প্রক্রিয়া ভিন্ন: স্রাবের হার বৃদ্ধির সাথে, পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের ক্ষমতা হ্রাস নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের চেয়ে বেশি বৃদ্ধি পায়। কম হারে সাইকেল চালানোর সময় ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাস প্রধানত নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডে সক্রিয় লিথিয়াম আয়ন গ্রহণের কারণে। বিপরীতে, উচ্চ হারে সাইকেল চালানোর সময় ব্যাটারির শক্তি ক্ষতি হয় পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধির কারণে।

যদিও ব্যবহারে থাকা পাওয়ার ব্যাটারির স্রাবের গভীরতা ক্ষমতা হ্রাসকে প্রভাবিত করবে না, তবে এটি এর শক্তি হ্রাসকে প্রভাবিত করবে: স্রাবের গভীরতা বৃদ্ধির সাথে সাথে পাওয়ার লসের গতি বৃদ্ধি পায়। এটি SEI ফিল্মের প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধি এবং সম্পূর্ণ ব্যাটারির প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধির কারণে। এটি সরাসরি সম্পর্কিত। যদিও সক্রিয় লিথিয়াম আয়নগুলির ক্ষতির সাথে সম্পর্কিত, চার্জিং ভোল্টেজের উপরের সীমা ব্যাটারি ব্যর্থতার উপর কোনও আপাত প্রভাব ফেলে না, চার্জিং ভোল্টেজের একটি খুব কম বা খুব বেশি উচ্চ সীমা LiFePO4 ইলেক্ট্রোডের ইন্টারফেস প্রতিবন্ধকতা বাড়িয়ে তুলবে: একটি নিম্ন উপরের সীমা ভোল্টেজ ভাল কাজ করবে না। প্যাসিভেশন ফিল্মটি মাটিতে গঠিত হয় এবং একটি খুব বেশি উচ্চ ভোল্টেজ সীমা ইলেক্ট্রোলাইটের অক্সিডেটিভ পচন ঘটায়। এটি LiFePO4 ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে কম পরিবাহিতা সহ একটি পণ্য তৈরি করবে।

প্রধানত আয়ন পরিবাহিতা হ্রাস এবং ইন্টারফেস প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধির কারণে তাপমাত্রা হ্রাস পেলে LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির নিষ্কাশন ক্ষমতা দ্রুত হ্রাস পাবে। Li LiFePO4 ক্যাথোড এবং গ্রাফাইট অ্যানোড আলাদাভাবে অধ্যয়ন করেছেন এবং দেখেছেন যে প্রধান নিয়ন্ত্রণ কারণগুলি যা অ্যানোড এবং অ্যানোডের নিম্ন-তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা সীমাবদ্ধ করে তা আলাদা। LiFePO4 ক্যাথোডের আয়নিক পরিবাহিতা হ্রাস প্রভাবশালী, এবং গ্রাফাইট অ্যানোডের ইন্টারফেস প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধি প্রধান কারণ।

ব্যবহারের সময়, LiFePO4 ইলেক্ট্রোড এবং গ্রাফাইট অ্যানোডের অবক্ষয় এবং SEI ফিল্মের ক্রমাগত বৃদ্ধি বিভিন্ন ডিগ্রীতে ব্যাটারি ব্যর্থতার কারণ হবে। এছাড়াও, রাস্তার অবস্থা এবং পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার মতো অনিয়ন্ত্রিত কারণগুলি ছাড়াও, ব্যাটারির নিয়মিত ব্যবহারও অপরিহার্য, যার মধ্যে উপযুক্ত চার্জিং ভোল্টেজ, স্রাবের উপযুক্ত গভীরতা ইত্যাদি।

4. চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের সময় ব্যর্থতা

ব্যাটারি ব্যবহার করার সময় প্রায়ই অনিবার্যভাবে অতিরিক্ত চার্জ হয়। কম অতিরিক্ত স্রাব আছে. অতিরিক্ত চার্জ বা ওভার-ডিসচার্জের সময় মুক্তি পাওয়া তাপ ব্যাটারির ভিতরে জমা হতে পারে, ব্যাটারির তাপমাত্রা আরও বাড়িয়ে দেয়। এটি ব্যাটারির পরিষেবা জীবনকে প্রভাবিত করে এবং ঝড়ের আগুন বা বিস্ফোরণের সম্ভাবনা বাড়ায়। এমনকি নিয়মিত চার্জিং এবং ডিসচার্জিং অবস্থার অধীনে, চক্রের সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে ব্যাটারি সিস্টেমে একক কোষের ক্ষমতার অসঙ্গতি বৃদ্ধি পাবে। সর্বনিম্ন ক্ষমতা সম্পন্ন ব্যাটারি চার্জিং এবং অতিরিক্ত ডিসচার্জিং প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যাবে।

যদিও LiFePO4 এর বিভিন্ন চার্জিং অবস্থার অধীনে অন্যান্য ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড সামগ্রীর তুলনায় সর্বোত্তম তাপীয় স্থিতিশীলতা রয়েছে, তবে অতিরিক্ত চার্জিং LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারি ব্যবহারে অনিরাপদ ঝুঁকির কারণ হতে পারে। অত্যধিক চার্জযুক্ত অবস্থায়, জৈব ইলেক্ট্রোলাইটের দ্রাবক অক্সিডেটিভ পচনের প্রবণতা বেশি। সাধারণত ব্যবহৃত জৈব দ্রাবকগুলির মধ্যে, ইথিলিন কার্বনেট (EC) অগ্রাধিকারমূলকভাবে ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে অক্সিডেটিভ পচন ঘটাবে। যেহেতু নেতিবাচক গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোডের লিথিয়াম সন্নিবেশ সম্ভাবনা (বনাম লিথিয়াম সম্ভাবনা) অগভীর, তাই নেতিবাচক গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোডে লিথিয়াম বৃষ্টিপাতের সম্ভাবনা বেশি।

অতিরিক্ত চার্জযুক্ত পরিস্থিতিতে ব্যাটারি ব্যর্থতার একটি প্রধান কারণ হল অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিট লিথিয়াম ক্রিস্টাল শাখাগুলি মধ্যচ্ছদা ছিদ্র করে। লু এট আল। অতিরিক্ত চার্জের কারণে সৃষ্ট গ্রাফাইটের বিপরীত ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠে লিথিয়াম প্লেটিংয়ের ব্যর্থতা প্রক্রিয়া বিশ্লেষণ করেছে। ফলাফলগুলি দেখায় যে নেতিবাচক গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোডের সামগ্রিক গঠন পরিবর্তিত হয়নি, তবে লিথিয়াম স্ফটিক শাখা এবং পৃষ্ঠের ফিল্ম রয়েছে। লিথিয়াম এবং ইলেক্ট্রোলাইটের প্রতিক্রিয়ার কারণে পৃষ্ঠের ফিল্ম ক্রমাগত বৃদ্ধি পায়, যা আরও সক্রিয় লিথিয়াম গ্রহণ করে এবং লিথিয়ামকে গ্রাফাইটে ছড়িয়ে দেয়। নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড আরও জটিল হয়ে ওঠে, যা নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে লিথিয়াম জমাকে আরও উৎসাহিত করবে, যার ফলে ক্ষমতা এবং কুলম্বিক দক্ষতা আরও হ্রাস পাবে।

উপরন্তু, ধাতব অমেধ্য (বিশেষত Fe) সাধারণত ব্যাটারি ওভারচার্জ ব্যর্থতার একটি প্রধান কারণ হিসাবে বিবেচিত হয়। জু এট আল। ওভারচার্জ অবস্থার অধীনে LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির ব্যর্থতার প্রক্রিয়া পদ্ধতিগতভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। ফলাফলগুলি দেখায় যে ওভারচার্জ/ডিসচার্জ চক্রের সময় Fe এর রেডক্স তাত্ত্বিকভাবে সম্ভব, এবং প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া দেওয়া হয়েছে। ওভারচার্জ হলে, Fe প্রথমে Fe2+ তে অক্সিডাইজ করা হয়, Fe2+ আরও খারাপ হয়ে Fe3+ হয়ে যায়, এবং তারপর Fe2+ এবং Fe3+ পজিটিভ ইলেক্ট্রোড থেকে সরানো হয়। একটি দিক ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডের দিকে ছড়িয়ে পড়ে, Fe3+ অবশেষে Fe2+ এ হ্রাস পায়, এবং Fe2+ আরও হ্রাস করে Fe তৈরি করে; যখন ওভারচার্জ/ডিসচার্জ চক্র, Fe ক্রিস্টাল শাখা একই সময়ে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডে শুরু হবে, বিভাজককে ছিদ্র করে Fe ব্রিজ তৈরি করবে, যার ফলে মাইক্রো ব্যাটারি শর্ট সার্কিট হবে, ব্যাটারির মাইক্রো শর্ট সার্কিটের সাথে যে আপাত ঘটনাটি ঘটে তা হল ক্রমাগত অতিরিক্ত চার্জ করার পরে তাপমাত্রা বৃদ্ধি।

অতিরিক্ত চার্জের সময়, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের সম্ভাবনা দ্রুত বৃদ্ধি পাবে। সম্ভাব্য বৃদ্ধি নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠের SEI ফিল্মকে ধ্বংস করবে (SEI ফিল্মে অজৈব যৌগ সমৃদ্ধ অংশটি অক্সিডাইজড হওয়ার সম্ভাবনা বেশি), যা ইলেক্ট্রোলাইটের অতিরিক্ত পচন ঘটাবে, যার ফলে ক্ষমতা হ্রাস পাবে। আরও গুরুত্বপূর্ণ, নেতিবাচক বর্তমান সংগ্রাহক Cu ফয়েল অক্সিডাইজ করা হবে। নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের SEI ফিল্মে, ইয়াং এট আল। Cu2O সনাক্ত করা হয়েছে, Cu ফয়েলের অক্সিডেশন পণ্য, যা ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়িয়ে তুলবে এবং ঝড়ের ক্ষমতা হ্রাস করবে।

তিনি এট আল. LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির ওভার-ডিসচার্জ প্রক্রিয়া বিস্তারিতভাবে অধ্যয়ন করেছে। ফলাফলগুলি দেখায় যে নেতিবাচক বর্তমান সংগ্রাহক Cu ফয়েল অতিরিক্ত-স্রাবের সময় Cu+ এ জারিত হতে পারে, এবং Cu+ আরও জারিত হয় Cu2+, যার পরে তারা ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডে ছড়িয়ে পড়ে। ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডে একটি হ্রাস প্রতিক্রিয়া ঘটতে পারে। এইভাবে, এটি ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডের দিকে স্ফটিক শাখা তৈরি করবে, বিভাজককে ছিদ্র করবে এবং ব্যাটারির ভিতরে একটি মাইক্রো শর্ট সার্কিট ঘটাবে। এছাড়াও, অতিরিক্ত ডিসচার্জের কারণে, ব্যাটারির তাপমাত্রা বাড়তে থাকবে।

LiFePO4 পাওয়ার ব্যাটারির অতিরিক্ত চার্জ অক্সিডেটিভ ইলেক্ট্রোলাইট পচন, লিথিয়াম বিবর্তন এবং Fe ক্রিস্টাল শাখা গঠনের কারণ হতে পারে; অতিরিক্ত স্রাব SEI ক্ষতির কারণ হতে পারে, যার ফলে ধারণক্ষমতা হ্রাস, কিউ ফয়েল অক্সিডেশন, এমনকি চেহারা Cu ক্রিস্টাল শাখা।

5. অন্যান্য ব্যর্থতা

LiFePO4 এর অন্তর্নিহিত কম পরিবাহিতার কারণে, উপাদানের আকারবিদ্যা এবং আকার এবং পরিবাহী এজেন্ট এবং বাইন্ডারের প্রভাব সহজেই প্রকাশ পায়। গ্যাবারসেক এট আল। আকার এবং কার্বন আবরণের দুটি পরস্পরবিরোধী কারণ নিয়ে আলোচনা করেছেন এবং দেখেছেন যে LiFePO4 এর ইলেক্ট্রোড প্রতিবন্ধকতা শুধুমাত্র গড় কণার আকারের সাথে সম্পর্কিত। LiFePO4-এর অ্যান্টি-সাইট ত্রুটিগুলি ব্যাটারির কার্যক্ষমতার উপর বিশেষ প্রভাব ফেলবে: LiFePO4-এর ভিতরে লিথিয়াম আয়নগুলির সংক্রমণ এক-মাত্রিক, এই ত্রুটি লিথিয়াম আয়নগুলির যোগাযোগকে বাধা দেবে; উচ্চ ভ্যালেন্স অবস্থার প্রবর্তনের কারণে অতিরিক্ত ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বিকর্ষণের কারণে, এই ত্রুটিটি LiFePO4 কাঠামোর অস্থিরতার কারণ হতে পারে।

LiFePO4 এর বড় কণা চার্জিং শেষে সম্পূর্ণরূপে আনন্দিত হতে পারে না; ন্যানো-গঠিত LiFePO4 বিপরীত ত্রুটি কমাতে পারে, কিন্তু এর উচ্চ পৃষ্ঠ শক্তি স্ব-স্রাব ঘটাবে। PVDF হল বর্তমানে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত বাইন্ডার, যার অসুবিধা যেমন উচ্চ তাপমাত্রায় প্রতিক্রিয়া, অ-জলীয় ইলেক্ট্রোলাইটে দ্রবীভূত হওয়া এবং অপর্যাপ্ত নমনীয়তা রয়েছে। এটি LiFePO4 এর ক্ষমতা হ্রাস এবং চক্র জীবনের উপর একটি বিশেষ প্রভাব ফেলে। উপরন্তু, বর্তমান সংগ্রাহক, ডায়াফ্রাম, ইলেক্ট্রোলাইট রচনা, উত্পাদন প্রক্রিয়া, মানুষের কারণ, বাহ্যিক কম্পন, শক, ইত্যাদি, ব্যাটারির কর্মক্ষমতা বিভিন্ন মাত্রায় প্রভাবিত করবে।

রেফারেন্স: মিয়াও মেং এট আল। "লিথিয়াম আয়রন ফসফেট পাওয়ার ব্যাটারির ব্যর্থতার উপর গবেষণার অগ্রগতি।"