Пасивация в литиеви батерии
Пасивация в литиеви батерии, особено тези, които използват литиев тионил хлорид (Lisocl2) Химия, се отнася до често срещано явление, при което тънкият филм се образува над литиевия анод. Този филм е съставен главно от литиев хлорид (LICL), страничен продукт от първичната химическа реакция в клетката. Въпреки че този пасивационен слой може да повлияе на работата на батерията, особено след дълги периоди на бездействие, той също играе решаваща роля за повишаване на срока на срок на батерията и безопасността.
Формиране на пасивационния слой
В литиево тионилхлоридните батерии пасивацията възниква естествено поради реакцията между литийния анод и тионил хлорид (SOCL2) електролит. Тази реакция произвежда литиев хлорид (LICL) и серен диоксид (SO2) като странични продукти. Литиевият хлорид постепенно образува тънък, твърд слой върху повърхността на литиевия анод. Този слой действа като електрически изолатор, възпрепятствайки потока на йони между анода и катода.
Ползи от пасивация
Пасивационният слой не е напълно пагубен. Основната му полза е подобряването на срока на годност на батерията. Чрез ограничаване на скоростта на самоизразяване на батерията, пасивационният слой гарантира, че батерията запазва заряда си за продължителни периоди на съхранение, което прави батериите LISOCL2 идеални за приложения, при които дългосрочната надеждност без поддръжка е от решаващо значение, например при спешни и резервни захранвания, военни и медицински изделия.
Освен това, пасивационният слой допринася за цялостната безопасност на батерията. Той предотвратява прекомерните реакции между анода и електролита, което може да доведе до прегряване, разкъсване или дори експлозии в екстремни случаи.
Предизвикателства на пасивацията
Въпреки предимствата си, Passivation представлява значителни предизвикателства, особено когато батерията се върне в експлоатация след дълъг период на бездействие. Изолационните свойства на пасивационния слой могат да доведат до повишено вътрешно съпротивление, което може да доведе до:
● Намалено първоначално напрежение (забавяне на напрежението)
● Намален общ капацитет
● По -бавно време за реакция
Тези ефекти могат да бъдат проблематични в устройства, които изискват висока мощност веднага след активиране, като GPS проследяващи, предаватели за аварийно местоположение и някои медицински изделия.
Премахване или намаляване на ефектите от пасивацията
1. Прилагане на товар: Един често срещан метод за смекчаване на ефектите от пасивацията включва прилагане на умерен електрически товар върху батерията. Това натоварване помага да се „счупи“ пасивационния слой, като по същество позволява на йоните да започнат да текат по -свободно между електродите. Този метод често се използва, когато устройствата се изваждат от съхранение и са необходими за незабавно изпълнение.
2. Зареждане на импулси: За по -тежки случаи може да се използва техника, наречена Пулсово зареждане. Това включва прилагане на серия от къси, високотокови импулси върху батерията, за да се наруши по-агресивно слоят на пасивацията. Този метод може да бъде ефективен, но трябва да се управлява внимателно, за да не повреди батерията.
3. Кондициониране на батерията: Някои устройства включват процес на кондициониране, който периодично прилага товар върху батерията по време на съхранение. Тази превантивна мярка помага да се сведе до минимум дебелината на пасивационния слой, който се образува, като се гарантира, че батерията остава готова за използване без значително влошаване на производителността.
4. Контролни условия за съхранение: Съхраняването на батериите при контролирани условия на околната среда (оптимална температура и влажност) също може да намали скоростта на образуване на пасивационен слой. Температурите на по -хладните могат да забавят химичните реакции, участващи в пасивацията.
5. Химически добавки: Някои производители на батерии добавят химически съединения към електролита, които могат да ограничат растежа или стабилността на пасивационния слой. Тези добавки са проектирани да поддържат вътрешната съпротива на управляеми нива, без да се компрометира безопасността или срока на годност на батерията.
В заключение, макар че пасивацията първоначално може да изглежда като недостатък в литиево тионилхлоридните батерии, това е меч с две остриета, който също предлага значителни ползи. Разбирането на естеството на пасивацията, неговите ефекти и методите за смекчаване на тези ефекти е от решаващо значение за увеличаване на работата на тези батерии в практически приложения. Техники като прилагане на товар, зареждане на импулси и кондициониране на батерията са от решаващо значение за управлението на пасивацията, особено в критичните и приложения с висока надеждност. С напредването на технологиите се очаква по-нататъшните подобрения в химията на батерията и системите за управление да подобрят обработката на пасивацията, като по този начин разширяват приложимостта и ефективността на батериите на базата на литий.
Време за публикация: Май-11-2024
