Пассивация в литиевых батареях
Пассивация в литиевых батареях, особенно в тех, которые используют литий -тионилхлорид (LISOCL2) Химия относится к общему явлению, когда на литиевом аноде образуется тонкая пленка. Эта пленка состоит в основном из хлорида лития (LICL), побочного продукта первичной химической реакции в клетке. В то время как этот слой пассивации может влиять на производительность батареи, особенно после длительных периодов бездействия, он также играет решающую роль в повышении срока службы и безопасности шельфа батареи.
Формирование слоя пассивации
В литий -тионилоххлоридных батареях пассивация происходит естественным образом из -за реакции между литием -анодом и электролитом тионилохлорида (SOCL2). Эта реакция производит хлорид лития (LICL) и диоксид серы (SO2) в качестве побочных продуктов. Хлорид лития постепенно образует тонкий, твердый слой на поверхности литий -анода. Этот слой действует как электрический изолятор, препятствуя потоку ионов между анодом и катодом.
Преимущества пассивации
Пэшивационный слой не полностью вреден. Его основным преимуществом является улучшение срока годности батареи. Ограничивая скорость самостоятельного заряда аккумулятора, пассивирующий слой гарантирует, что аккумулятор сохраняет свой заряд в течение длительных периодов хранения, делая батареи LISOCL2 идеальными для применений, где долгосрочная надежность без технического обслуживания имеет решающее значение, например, в аварийных и резервных расходных материалах, военных и медицинских устройствах.
Более того, пассивирующий слой способствует общей безопасности батареи. Это предотвращает чрезмерные реакции между анодом и электролитом, что может привести к перегреву, разрыву или даже взрывам в экстремальных случаях.
Проблемы пассивации
Несмотря на свои преимущества, пассивация создает значительные проблемы, особенно когда аккумулятор возвращается в эксплуатацию после длительного периода бездействия. Изоляционные свойства слоя пассивации могут привести к повышению внутреннего сопротивления, что может привести к:
● Уменьшенное начальное напряжение (задержка напряжения)
● Снижение общей мощности
● Медленное время отклика
Эти эффекты могут быть проблематичными в устройствах, которые требуют высокой мощности сразу после активации, таких как GPS -трекеры, передатчики аварийного местоположения и некоторые медицинские устройства.
Удаление или уменьшение последствий пассивации
1. Применение нагрузки: один общий метод для смягчения эффектов пассивации включает в себя применение умеренной электрической нагрузки к аккумулятору. Эта нагрузка помогает «сломать» слой пассивации, по сути, позволяя ионам начать течь более свободно между электродами. Этот метод часто используется, когда устройства вынимаются из хранилища и необходимы для немедленного выполнения.
2. Импульсная зарядка: для более серьезных случаев можно использовать методику, называемую зарядкой импульсов. Это включает в себя применение серии коротких, высокопрочных импульсов к батарее, чтобы более агрессивно нарушать слой пассивации. Этот метод может быть эффективным, но должен быть осторожно управлять, чтобы не повредить аккумулятор.
3. Кондиционирование батареи: некоторые устройства включают процесс кондиционирования, который периодически применяет нагрузку на батарею во время хранения. Эта профилактическая мера помогает минимизировать толщину слоя пассивации, который образуется, гарантируя, что батарея остается готовой к использованию без значительного ухудшения производительности.
4. Контролируемые условия хранения: хранение батарей в контролируемых условиях окружающей среды (оптимальная температура и влажность) также может снизить скорость образования пассивационного уровня. Более прохладные температуры могут замедлить химические реакции, связанные с пассивацией.
5. Химические добавки: некоторые производители батареи добавляют химические соединения в электролит, которые могут ограничить рост или стабильность пассивированного слоя. Эти добавки предназначены для поддержания внутреннего сопротивления на управляемых уровнях без ущерба для безопасности или срока годности аккумулятора.
В заключение, в то время как пассивация изначально может показаться недостатком в литий-тионилохлоридных батареях, это меч с двумя обоюдованием, который также приносит значительные преимущества. Понимание природы пассивации, ее последствий и методов смягчения этих эффектов имеет решающее значение для максимизации производительности этих батарей в практических применениях. Такие методы, как применение нагрузки, зарядка импульсов и кондиционирование батареи, имеют решающее значение для управления пассивацией, особенно в критических и высокоразмерных приложениях. По мере продвижения технологий, ожидается, что дальнейшие улучшения в химии и системах управления аккумуляторами улучшат обработку пассивации, тем самым расширяя применимость и эффективность батарей на основе лития.
Время публикации: май-11-2024
