Pasif dalam Bateri Litium
Pasif dalam bateri litium, terutamanya yang menggunakan litium tionyl klorida (LiSOCl2) kimia, merujuk kepada fenomena biasa di mana filem nipis terbentuk di atas anod litium. Filem ini terdiri terutamanya daripada litium klorida (LiCl), hasil sampingan tindak balas kimia utama dalam sel. Walaupun lapisan pempasifan ini boleh memberi kesan kepada prestasi bateri, terutamanya selepas tempoh tidak aktif yang lama, ia juga memainkan peranan penting dalam meningkatkan jangka hayat dan keselamatan bateri.
Pembentukan Lapisan Pasif
Dalam bateri litium tionyl klorida, pempasifan berlaku secara semula jadi disebabkan oleh tindak balas antara anod litium dan elektrolit tionyl klorida (SOCl2). Tindak balas ini menghasilkan litium klorida (LiCl) dan sulfur dioksida (SO2) sebagai hasil sampingan. Litium klorida secara beransur-ansur membentuk lapisan pepejal nipis pada permukaan anod litium. Lapisan ini bertindak sebagai penebat elektrik, menghalang aliran ion antara anod dan katod.
Faedah Pasif
Lapisan pasif tidak memudaratkan sepenuhnya. Faedah utamanya ialah meningkatkan jangka hayat bateri. Dengan mengehadkan kadar nyahcas sendiri bateri, lapisan pempasifan memastikan bateri mengekalkan casnya dalam tempoh penyimpanan yang panjang, menjadikan bateri LiSOCl2 sesuai untuk aplikasi yang kebolehpercayaan jangka panjang tanpa penyelenggaraan adalah penting, seperti dalam kecemasan dan kuasa sandaran bekalan, ketenteraan, dan peralatan perubatan.
Selain itu, lapisan pempasifan menyumbang kepada keselamatan keseluruhan bateri. Ia menghalang tindak balas yang berlebihan antara anod dan elektrolit, yang boleh menyebabkan terlalu panas, pecah, atau bahkan letupan dalam kes yang melampau.
Cabaran Pasif
Walaupun faedahnya, kepasifan menimbulkan cabaran yang ketara, terutamanya apabila bateri dimasukkan semula ke dalam perkhidmatan selepas tempoh yang lama tidak aktif. Sifat penebat lapisan pempasifan boleh menyebabkan peningkatan rintangan dalaman, yang boleh mengakibatkan:
●Mengurangkan voltan awal (kelewatan voltan)
●Mengurangkan kapasiti keseluruhan
●Masa tindak balas yang lebih perlahan
Kesan ini boleh menjadi masalah dalam peranti yang memerlukan kuasa tinggi serta-merta selepas pengaktifan, seperti penjejak GPS, pemancar lokasi kecemasan dan beberapa peranti perubatan.
Mengeluarkan atau Mengurangkan Kesan Pasif
1. Memakai Beban: Satu kaedah biasa untuk mengurangkan kesan pempasifan melibatkan penggunaan beban elektrik sederhana pada bateri. Beban ini membantu 'memecahkan' lapisan pempasifan, pada asasnya membolehkan ion mula mengalir dengan lebih bebas antara elektrod. Kaedah ini sering digunakan apabila peranti dikeluarkan daripada storan dan dikehendaki untuk berfungsi dengan segera.
2. Pengecasan Nadi: Untuk kes yang lebih teruk, teknik yang dipanggil pengecasan nadi boleh digunakan. Ini melibatkan penggunaan satu siri denyutan arus tinggi yang pendek pada bateri untuk mengganggu lapisan pempasifan dengan lebih agresif. Kaedah ini boleh berkesan tetapi mesti diuruskan dengan berhati-hati untuk mengelakkan kerosakan bateri.
3. Penyaman Bateri: Sesetengah peranti menggabungkan proses penyaman yang secara berkala mengenakan beban pada bateri semasa penyimpanan. Langkah pencegahan ini membantu meminimumkan ketebalan lapisan pempasifan yang terbentuk, memastikan bateri kekal sedia untuk digunakan tanpa penurunan prestasi yang ketara.
4. Keadaan Penyimpanan Terkawal: Menyimpan bateri di bawah keadaan persekitaran terkawal (suhu dan kelembapan optimum) juga boleh mengurangkan kadar pembentukan lapisan pempasifan. Suhu yang lebih sejuk boleh melambatkan tindak balas kimia yang terlibat dalam pempasifan.
5. Bahan Tambahan Kimia: Sesetengah pengeluar bateri menambah sebatian kimia kepada elektrolit yang boleh mengehadkan pertumbuhan atau kestabilan lapisan pempasifan. Bahan tambahan ini direka untuk mengekalkan rintangan dalaman pada tahap yang boleh diurus tanpa menjejaskan keselamatan atau jangka hayat bateri.
Kesimpulannya, walaupun pempasifan pada mulanya boleh kelihatan seperti kelemahan dalam bateri litium tionyl klorida, ia adalah pedang bermata dua yang juga menawarkan faedah yang ketara. Memahami sifat pempasifan, kesannya dan kaedah untuk mengurangkan kesan ini adalah penting untuk memaksimumkan prestasi bateri ini dalam aplikasi praktikal. Teknik seperti mengenakan beban, pengecasan nadi dan penyaman bateri adalah penting dalam mengurus pempasifan, terutamanya dalam aplikasi kritikal dan kebolehpercayaan tinggi. Seiring dengan kemajuan teknologi, penambahbaikan selanjutnya dalam kimia bateri dan sistem pengurusan dijangka meningkatkan pengendalian pempasifan, dengan itu meluaskan kebolehgunaan dan kecekapan bateri berasaskan litium.
Masa siaran: 11 Mei 2024
