ಅಮೂರ್ತ
ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು (LIBs) ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖ ಶಕ್ತಿಯ ಶೇಖರಣಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ.ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉದ್ದೇಶಪೂರ್ವಕವಾಗಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಿದರೆ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯು ಇನ್ನಷ್ಟು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗುತ್ತದೆ.LIB ಗಳ ಬೆಂಕಿ ಮತ್ತು ಸ್ಫೋಟಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಅಪಘಾತಗಳು ಪ್ರಪಂಚದಾದ್ಯಂತ ಆಗಾಗ್ಗೆ ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ.ಕೆಲವು ಮಾನವನ ಜೀವನ ಮತ್ತು ಆರೋಗ್ಯಕ್ಕೆ ಗಂಭೀರ ಬೆದರಿಕೆಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಿವೆ ಮತ್ತು ತಯಾರಕರು ಹಲವಾರು ಉತ್ಪನ್ನವನ್ನು ಮರುಪಡೆಯಲು ಕಾರಣವಾಗಿವೆ.ಈ ಘಟನೆಗಳು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಸುರಕ್ಷತೆಯು ಪೂರ್ವಾಪೇಕ್ಷಿತವಾಗಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನೆನಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗೆ ಮೊದಲು ಗಂಭೀರ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ.ಈ ವಿಮರ್ಶೆಯು LIB ಸುರಕ್ಷತಾ ಸಮಸ್ಯೆಗಳ ಮೂಲಗಳ ಮೂಲಭೂತ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತಗೊಳಿಸುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು LIB ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ವಸ್ತುಗಳ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಇತ್ತೀಚಿನ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಎತ್ತಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.ಈ ವಿಮರ್ಶೆಯು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಸುಧಾರಣೆಗೆ ಸ್ಫೂರ್ತಿ ನೀಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ನಿರೀಕ್ಷಿಸುತ್ತೇವೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಉದಯೋನ್ಮುಖ LIB ಗಳಿಗೆ.
ಲಿಬ್ ಸುರಕ್ಷತೆ ಸಮಸ್ಯೆಗಳ ಮೂಲಗಳು
LIB ಗಳೊಳಗಿನ ಸಾವಯವ ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು ಆಂತರಿಕವಾಗಿ ದಹಿಸಬಲ್ಲದು.LIB ಸಿಸ್ಟಮ್‌ನ ಅತ್ಯಂತ ದುರಂತ ವೈಫಲ್ಯವೆಂದರೆ ಕ್ಯಾಸ್ಕೇಡಿಂಗ್ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ ಈವೆಂಟ್, ಇದನ್ನು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಕಾಳಜಿಯ ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ.ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ನಿಯಂತ್ರಣದಿಂದ ಹೊರಬಂದಾಗ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ.ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಉಷ್ಣತೆಯು ~80°C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಬ್ಯಾಟರಿಗಳೊಳಗಿನ ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯ ದರವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕೋಶವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಬಿಸಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಧನಾತ್ಮಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಚಕ್ರಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.ನಿರಂತರವಾಗಿ ಏರುತ್ತಿರುವ ತಾಪಮಾನವು ಬೆಂಕಿ ಮತ್ತು ಸ್ಫೋಟಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಬ್ಯಾಟರಿ ಪ್ಯಾಕ್‌ಗಳಿಗೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಉಷ್ಣ ಓಟದ ಕಾರಣಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು LIB ಗಳ ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ವಸ್ತುಗಳ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ಮಾಡಬಹುದು.ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮೂರು ಹಂತಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು, ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿಚಿತ್ರ 1.
ಚಿತ್ರ 1 ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಮೂರು ಹಂತಗಳು.
ಹಂತ 1: ಅಧಿಕ ಬಿಸಿಯಾಗುವುದು.ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯದಿಂದ ಅಸಹಜ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆಂತರಿಕ ತಾಪಮಾನವು ಹೆಚ್ಚಾಗಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ.ಹಂತ 2: ಶಾಖದ ಶೇಖರಣೆ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಬಿಡುಗಡೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ.ಆಂತರಿಕ ತಾಪಮಾನವು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಏರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಲ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ.ಹಂತ 3: ದಹನ ಮತ್ತು ಸ್ಫೋಟ.ಸುಡುವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು ದಹಿಸುತ್ತದೆ, ಬೆಂಕಿ ಮತ್ತು ಸ್ಫೋಟಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
ಅಧಿಕ ತಾಪದ ಪ್ರಾರಂಭ (ಹಂತ 1)
ಬ್ಯಾಟರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಅಧಿಕ ತಾಪದಿಂದ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ವೇ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ.ಬ್ಯಾಟರಿಯು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (ಓವರ್ಚಾರ್ಜಿಂಗ್), ಅತಿಯಾದ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು, ದೋಷಯುಕ್ತ ವೈರಿಂಗ್‌ನಿಂದಾಗಿ ಬಾಹ್ಯ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಕೋಶ ದೋಷಗಳಿಂದಾಗಿ ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಆರಂಭಿಕ ಮಿತಿಮೀರಿದ ಸಂಭವಿಸಬಹುದು.ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, ಆಂತರಿಕ ಕೊರತೆಯು ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇಗೆ ಪ್ರಧಾನ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಷ್ಟ.ಬಾಹ್ಯ ಲೋಹದ ಶಿಲಾಖಂಡರಾಶಿಗಳ ನುಗ್ಗುವಿಕೆಯಂತಹ ಜೀವಕೋಶದ ಸೆಳೆತದ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಆಂತರಿಕ ಕೊರತೆ ಸಂಭವಿಸಬಹುದು;ವಾಹನ ಡಿಕ್ಕಿ;ಲಿಥಿಯಂ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಮಿತಿಮೀರಿದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ;ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಜೋಡಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ರಚಿಸಲಾದ ದೋಷಯುಕ್ತ ವಿಭಜಕಗಳು, ಕೆಲವನ್ನು ಹೆಸರಿಸಲು.ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಅಕ್ಟೋಬರ್ 2013 ರ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಸಿಯಾಟಲ್ ಬಳಿ ಟೆಸ್ಲಾ ಕಾರು ಲೋಹದ ಅವಶೇಷಗಳನ್ನು ಹೊಡೆದು ಶೀಲ್ಡ್ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಅನ್ನು ಚುಚ್ಚಿತು.ಶಿಲಾಖಂಡರಾಶಿಗಳು ಪಾಲಿಮರ್ ವಿಭಜಕಗಳನ್ನು ತೂರಿಕೊಂಡವು ಮತ್ತು ನೇರವಾಗಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ ಅನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮತ್ತು ಬೆಂಕಿಯನ್ನು ಹಿಡಿಯುತ್ತದೆ;2016 ರಲ್ಲಿ, ಸ್ಯಾಮ್‌ಸಂಗ್ ನೋಟ್ 7 ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಬೆಂಕಿಯು ಆಕ್ರಮಣಕಾರಿ ಅಲ್ಟ್ರಾಥಿನ್ ವಿಭಜಕದಿಂದಾಗಿ ಸಂಭವಿಸಿತು, ಅದು ಹೊರಗಿನ ಒತ್ತಡದಿಂದ ಅಥವಾ ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ವೆಲ್ಡಿಂಗ್ ಬರ್ರ್‌ಗಳಿಂದ ಸುಲಭವಾಗಿ ಹಾನಿಗೊಳಗಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿ ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು.
ಹಂತ 1 ರ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಅಸಹಜ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಮೇಲೆ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಲಾದ ಎಲ್ಲಾ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಅಧಿಕ ಬಿಸಿಯಾಗಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.ಆಂತರಿಕ ತಾಪಮಾನವು ಹೆಚ್ಚಾಗಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದಾಗ, ಹಂತ 1 ಕೊನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹಂತ 2 ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ.
ಶಾಖದ ಶೇಖರಣೆ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಬಿಡುಗಡೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ (ಹಂತ 2)
ಹಂತ 2 ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಆಂತರಿಕ ತಾಪಮಾನವು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಏರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ (ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ನಿಖರವಾದ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವುದಿಲ್ಲ; ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸಬಹುದು):
(1) ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ (SEI) ಅತಿಯಾದ ಬಿಸಿಯಾಗುವಿಕೆ ಅಥವಾ ಭೌತಿಕ ನುಗ್ಗುವಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ವಿಭಜನೆ.SEI ಪದರವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸ್ಥಿರ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ LiF ಮತ್ತು Li2CO3) ಮತ್ತು ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ [ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳು, ROCO2Li, (CH2OCO2Li)2, ಮತ್ತು ROLi] ಘಟಕಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಘಟಕಗಳು ಸ್ಥೂಲವಾಗಿ>90 ° C ನಲ್ಲಿ ಹೊರೋಷ್ಣವಾಗಿ ಕೊಳೆಯಬಹುದು, ದಹಿಸುವ ಅನಿಲಗಳು ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ.(CH2OCO2Li)2 ಅನ್ನು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಿ
(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+C2H4+CO2+0.5O2
(2) SEI ಯ ವಿಭಜನೆಯೊಂದಿಗೆ, ತಾಪಮಾನವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹ ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ಕಲೇಟೆಡ್ ಲಿಥಿಯಂ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದಲ್ಲಿನ ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ, ಸುಡುವ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ (ಈಥೇನ್, ಮೀಥೇನ್, ಮತ್ತು ಇತರರು) .ಇದು ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ.
(3) ಯಾವಾಗT> ~ 130 ° C, ಪಾಲಿಥಿಲೀನ್ (PE)/ಪಾಲಿಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ (PP) ವಿಭಜಕವು ಕರಗಲು ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಇನ್ನಷ್ಟು ಹದಗೆಡಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ ನಡುವೆ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ.
(4) ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ಶಾಖವು ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನ ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಬಿಡುಗಡೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.LiCoO2 ಅನ್ನು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಿ, ಇದು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ~180 ° C ನಿಂದ ಕೊಳೆಯಬಹುದು
ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನ ವಿಭಜನೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಉಷ್ಣವಲಯವಾಗಿದೆ, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
2 ನೇ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ತಾಪಮಾನವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕವು ಸಂಗ್ರಹಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.ಬ್ಯಾಟರಿ ದಹನಕ್ಕೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಶಾಖವು ಸಂಗ್ರಹವಾದ ತಕ್ಷಣ ಉಷ್ಣ ಓಡಿಹೋಗುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹಂತ 2 ರಿಂದ ಹಂತ 3 ಕ್ಕೆ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತದೆ.
ದಹನ ಮತ್ತು ಸ್ಫೋಟ (ಹಂತ 3)
ಹಂತ 3 ರಲ್ಲಿ, ದಹನ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ.LIB ಗಳ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು ಸಾವಯವವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ಮತ್ತು ಲೀನಿಯರ್ ಆಲ್ಕೈಲ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್‌ಗಳ ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಸಂಯೋಜನೆಯಾಗಿದೆ.ಅವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಚಂಚಲತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಆಂತರಿಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಸುಡುವವು.ಜನಪ್ರಿಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ [ಎಥಿಲೀನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ (ಇಸಿ) + ಡೈಮಿಥೈಲ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ (ಡಿಎಂಸಿ) (ತೂಕದಿಂದ 1:1)] ಅನ್ನು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿ ತೆಗೆದುಕೊಂಡರೆ, ಇದು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ 4.8 ಕೆಪಿಎ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಫ್ಲ್ಯಾಷ್ ಪಾಯಿಂಟ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. 1.013 ಬಾರ್‌ನ ಗಾಳಿಯ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ 25° ± 1°C.ಹಂತ 2 ರಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಶಾಖವು ಸುಡುವ ಸಾವಯವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ದಹನಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಬೆಂಕಿ ಅಥವಾ ಸ್ಫೋಟದ ಅಪಾಯಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ.
2 ಮತ್ತು 3 ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ, ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸಮೀಪದ-ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ.ಹೀಗಾಗಿ, ವೇಗವರ್ಧಿತ ದರದ ಕ್ಯಾಲೋರಿಮೆಟ್ರಿ (ARC) ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ತಂತ್ರವಾಗಿದ್ದು, ಇದು LIB ಗಳ ಒಳಗಿನ ಪರಿಸರವನ್ನು ಅನುಕರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ ರಿಯಾಕ್ಷನ್ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ನಮ್ಮ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.ಚಿತ್ರ 2ಉಷ್ಣ ದುರುಪಯೋಗ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ದಾಖಲಿಸಲಾದ LIB ನ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ARC ಕರ್ವ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.ಹಂತ 2 ರಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ಅನುಕರಿಸುವುದು, ಶಾಖದ ಬಾಹ್ಯ ಮೂಲವು ಬ್ಯಾಟರಿ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭದ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.ಈ ತಾಪಮಾನದ ಮೇಲೆ, SEI ಕೊಳೆಯುತ್ತದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚು ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತದೆ.ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ವಿಭಜಕವು ಕರಗುತ್ತದೆ.ಸ್ವಯಂ-ತಾಪನ ದರವು ನಂತರ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ (ಸ್ವಯಂ-ತಾಪನ ದರವು >10 ° C/ನಿಮಿಷ ಇದ್ದಾಗ) ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ದಹನ (ಹಂತ 3).
ಆನೋಡ್ ಮೆಸೊಕಾರ್ಬನ್ ಮೈಕ್ರೋಬೀಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಆಗಿದೆ.ಕ್ಯಾಥೋಡ್ LiNi0.8Co0.05Al0.05O2 ಆಗಿದೆ.EC/PC/DMC ಯಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ 1.2 M LiPF6 ಆಗಿದೆ.ಸೆಲ್ಗಾರ್ಡ್ 2325 ಟ್ರೈಲೇಯರ್ ವಿಭಜಕವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸೊಸೈಟಿ ಇಂಕ್ ಅನುಮತಿಯೊಂದಿಗೆ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ.
ಮೇಲೆ ವಿವರಿಸಿದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಒಂದರ ನಂತರ ಒಂದರಂತೆ ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕು.ಅವು ಸಂಕೀರ್ಣ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥಿತ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಾಗಿವೆ.
ಸುಧಾರಿತ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳು
ಬ್ಯಾಟರಿ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇನ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿ, ಬ್ಯಾಟರಿ ಘಟಕಗಳ ತರ್ಕಬದ್ಧ ವಿನ್ಯಾಸದ ಮೂಲಕ ಸುರಕ್ಷತಾ ಅಪಾಯಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಗುರಿಯೊಂದಿಗೆ ಅನೇಕ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತಿದೆ.ಮುಂದಿನ ವಿಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ, ನಾವು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ವಿವಿಧ ವಸ್ತುಗಳ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಸಾರಾಂಶ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ, ವಿಭಿನ್ನ ಉಷ್ಣ ಓಡಿಹೋದ ಹಂತಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುತ್ತೇವೆ.
ಹಂತ 1 ರಲ್ಲಿನ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು (ಅತಿಯಾಗಿ ಬಿಸಿಯಾಗುವುದು)
ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಆನೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳು.LIB ನ ಆನೋಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆಯು ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇಯ ಮೊದಲ ಹಂತವನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ.ವಾಣಿಜ್ಯ LIB ಗಳ ಆನೋಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕಾರ್ಬೊನೇಸಿಯಸ್ ಆನೋಡ್‌ಗಳು) ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲಾಗಿದೆಯಾದರೂ, ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ.ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ವಾಣಿಜ್ಯ LIB ಗಳಲ್ಲಿ, ಆನೋಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ಗಳು ಸರಿಯಾಗಿ ಜೋಡಿಯಾಗಿಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಅಂಚುಗಳಲ್ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಶೇಖರಣೆಯು ಪ್ರಾಶಸ್ತ್ಯವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ.ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, LIB ಗಳ ಅಸಮರ್ಪಕ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯೊಂದಿಗೆ ಲಿ ಲೋಹದ ಶೇಖರಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದರೆ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಅನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ರಚಿಸಬಹುದು ಎಂದು ತಿಳಿದಿದೆ (i) ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ Li ಲೋಹದ ಶೇಖರಣೆಯು ಬೃಹತ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನಲ್ಲಿ Li ಅಯಾನುಗಳ ಪ್ರಸರಣಕ್ಕಿಂತ ವೇಗವಾಗಿರುತ್ತದೆ;(ii) ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮಿತಿಮೀರಿದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಮಿತಿಮೀರಿದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ;ಮತ್ತು (iii) ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ [ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸಬ್‌ಆಂಬಿಯೆಂಟ್ ತಾಪಮಾನ (~0 ° C)], ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಹೆಚ್ಚಿದ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿದ ಲಿ-ಐಯಾನ್ ಪ್ರಸರಣ ಪ್ರತಿರೋಧದಿಂದಾಗಿ.
ವಸ್ತುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ, ಆನೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಾರಂಭವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವ ಮೂಲ ಮೂಲವು ಅಸ್ಥಿರ ಮತ್ತು ಏಕರೂಪದ SEI ಆಗಿದೆ, ಇದು ಅಸಮ ಸ್ಥಳೀಯ ಪ್ರಸ್ತುತ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ.ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಘಟಕಗಳು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು, SEI ಏಕರೂಪತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಮತ್ತು ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆಯನ್ನು ತೊಡೆದುಹಾಕಲು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳಲ್ಲಿ ಅಜೈವಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು [ಉದಾಹರಣೆಗೆ, CO2 , LiI , ಇತ್ಯಾದಿ] ಮತ್ತು ವಿನೈಲೀನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಮತ್ತು ಮಾಲಿಮೈಡ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳಂತಹ ಅಪರ್ಯಾಪ್ತ ಇಂಗಾಲದ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಸೇರಿವೆ;ಅಸ್ಥಿರ ಆವರ್ತಕ ಅಣುಗಳಾದ ಬ್ಯುಟಿರೊಲ್ಯಾಕ್ಟೋನ್, ಎಥಿಲೀನ್ ಸಲ್ಫೈಟ್ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು;ಮತ್ತು ಫ್ಲೋರೋಎಥಿಲೀನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್‌ನಂತಹ ಫ್ಲೋರಿನೇಟೆಡ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು, ಇತರವುಗಳಲ್ಲಿ.ಪಾರ್ಟ್ಸ್-ಪರ್-ಮಿಲಿಯನ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ, ಈ ಅಣುಗಳು ಇನ್ನೂ SEI ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು, ಹೀಗಾಗಿ ಲಿ-ಅಯಾನ್ ಫ್ಲಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಏಕರೂಪಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತದೆ.
ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ, ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಸವಾಲುಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅಥವಾ ಕಾರ್ಬೊನೇಸಿಯಸ್ ಆನೋಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಮುಂದಿನ-ಪೀಳಿಗೆಯ ಆನೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಿಲಿಕಾನ್/SiO ನಲ್ಲಿ ಇನ್ನೂ ಇರುತ್ತವೆ.ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುವುದು ಮುಂದಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಲಿ-ಐಯಾನ್ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದ ರೂಪಾಂತರಕ್ಕೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.ಇತ್ತೀಚಿಗೆ, Li ಠೇವಣಿ ಸಮಯದಲ್ಲಿ Li-ion ಫ್ಲಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಏಕರೂಪಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಶುದ್ಧ ಲಿ ಮೆಟಲ್ ಆನೋಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ವಿನಿಯೋಗಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕು;ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಪದರದ ಲೇಪನ , ಕೃತಕ SEI ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್, ಇತ್ಯಾದಿ. ಈ ಅಂಶದಲ್ಲಿ, LIB ಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಬೊನೇಸಿಯಸ್ ಆನೋಡ್‌ಗಳ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಹೇಗೆ ನಿಭಾಯಿಸುವುದು ಎಂಬುದರ ಕುರಿತು ಕೆಲವು ವಿಧಾನಗಳು ಪ್ರಾಯಶಃ ಬೆಳಕು ಚೆಲ್ಲುತ್ತವೆ.
ಬಹುಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು ಮತ್ತು ವಿಭಜಕಗಳು.ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ಮತ್ತು ವಿಭಜಕವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ ಅನ್ನು ಭೌತಿಕವಾಗಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸುವಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ.ಹೀಗಾಗಿ, ಉತ್ತಮವಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾದ ಬಹುಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ಗಳು ಮತ್ತು ವಿಭಜಕಗಳು ಬ್ಯಾಟರಿ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ (ಹಂತ 1) ಆರಂಭಿಕ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ರಕ್ಷಿಸಬಹುದು.
ಯಾಂತ್ರಿಕ ಪುಡಿ ಮಾಡುವಿಕೆಯಿಂದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ರಕ್ಷಿಸಲು, ಕಾರ್ಬೊನೇಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗೆ (EC/DMC ಯಲ್ಲಿ 1 M LiFP6) ಫ್ಯೂಮ್ಡ್ ಸಿಲಿಕಾವನ್ನು ಸರಳವಾಗಿ ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬರಿಯ ದಪ್ಪವಾಗಿಸುವ ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ.ಯಾಂತ್ರಿಕ ಒತ್ತಡ ಅಥವಾ ಪ್ರಭಾವದ ಮೇಲೆ, ದ್ರವವು ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ ಬರಿಯ ದಪ್ಪವಾಗಿಸುವ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಪ್ರಭಾವದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊರಹಾಕುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪುಡಿಮಾಡುವಿಕೆಗೆ ಸಹಿಷ್ಣುತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 3A)
ಚಿತ್ರ 3 ಹಂತ 1 ರಲ್ಲಿನ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ತಂತ್ರಗಳು.
(A) ಶಿಯರ್ ದಪ್ಪವಾಗಿಸುವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ.ಟಾಪ್: ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಕ್ಕಾಗಿ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಪ್ರಭಾವವು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಆಂತರಿಕ ಕೊರತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ಬೆಂಕಿ ಮತ್ತು ಸ್ಫೋಟಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.ಕೆಳಗೆ: ಒತ್ತಡ ಅಥವಾ ಪ್ರಭಾವದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬರಿಯ ದಪ್ಪವಾಗಿಸುವ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕಾದಂಬರಿ ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಪುಡಿಮಾಡುವಿಕೆಗೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಸಹಿಷ್ಣುತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.(B) ಲಿಥಿಯಂ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ಗಳ ಆರಂಭಿಕ ಪತ್ತೆಗಾಗಿ ದ್ವಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ವಿಭಜಕಗಳು.ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ರಚನೆ, ಅಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ನಿಂದ ವಿಭಜಕದ ಸಂಪೂರ್ಣ ನುಗ್ಗುವಿಕೆಯು ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನಿಂದ ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿಫಲವಾದಾಗ ಮಾತ್ರ ಪತ್ತೆಯಾಗುತ್ತದೆ.ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಬೈಫಂಕ್ಷನಲ್ ವಿಭಜಕವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿ (ಎರಡು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿಭಜಕಗಳ ನಡುವೆ ಸ್ಯಾಂಡ್ವಿಚ್ ಮಾಡಲಾದ ವಾಹಕ ಪದರವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ), ಅಲ್ಲಿ ಮಿತಿಮೀರಿ ಬೆಳೆದ ಲಿಥಿಯಂ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ವಿಭಜಕವನ್ನು ಭೇದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಾಹಕ ತಾಮ್ರದ ಪದರದೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಇಳಿಮುಖವಾಗುತ್ತದೆ.VCu−Li, ಇದು ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನಿಂದ ಮುಂಬರುವ ವೈಫಲ್ಯದ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಪೂರ್ಣ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಶೂನ್ಯವಲ್ಲದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.(ಎ) ಮತ್ತು (ಬಿ) ಸ್ಪ್ರಿಂಗರ್ ನೇಚರ್ ಅನುಮತಿಯೊಂದಿಗೆ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ ಅಥವಾ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ.(C) ಅಪಾಯಕಾರಿ ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ಗಳನ್ನು ಸೇವಿಸಲು ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಅವಧಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸಲು ಟ್ರೈಲೇಯರ್ ವಿಭಜಕ.ಎಡಕ್ಕೆ: ಲಿಥಿಯಂ ಆನೋಡ್‌ಗಳು ಡೆಂಡ್ರಿಟಿಕ್ ನಿಕ್ಷೇಪಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ರಚಿಸಬಹುದು, ಇದು ಕ್ರಮೇಣ ದೊಡ್ಡದಾಗಿ ಬೆಳೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಜಡ ಪಾಲಿಮರ್ ವಿಭಜಕವನ್ನು ಭೇದಿಸುತ್ತದೆ.ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ಗಳು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ ಅನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದಾಗ, ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿಫಲಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.ಬಲ: ಸಿಲಿಕಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಪದರವನ್ನು ವಾಣಿಜ್ಯ ಪಾಲಿಮರ್ ವಿಭಜಕಗಳ ಎರಡು ಪದರಗಳಿಂದ ಸ್ಯಾಂಡ್ವಿಚ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಲಿಥಿಯಂ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ಗಳು ಬೆಳೆದು ವಿಭಜಕವನ್ನು ಭೇದಿಸಿದಾಗ, ಅವು ಸ್ಯಾಂಡ್ವಿಚ್ ಮಾಡಿದ ಪದರದಲ್ಲಿರುವ ಸಿಲಿಕಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಆಗಿ ಸೇವಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ.(D) ಸಿಲಿಕಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಯಾಂಡ್ವಿಚ್ ವಿಭಜಕದ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (SEM) ಚಿತ್ರ.(ಇ) ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿಭಜಕ (ಕೆಂಪು ಕರ್ವ್) ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಚ್ಡ್ ಟ್ರೈಲೇಯರ್ ವಿಭಜಕ (ಕಪ್ಪು ಕರ್ವ್) ಅನ್ನು ಅದೇ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ Li/Li ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಸಮಯದ ಪ್ರೊಫೈಲ್ ವಿರುದ್ಧ ವಿಶಿಷ್ಟ ವೋಲ್ಟೇಜ್.(C), (D), ಮತ್ತು (E) ಅನ್ನು ಜಾನ್ ವೈಲಿ ಮತ್ತು ಸನ್ಸ್ ಅವರ ಅನುಮತಿಯೊಂದಿಗೆ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ.(ಎಫ್) ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಶಟಲ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ವಿವರಣೆ.ಮಿತಿಮೀರಿದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ, ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಸಂಯೋಜಕವು [O] ರೂಪಕ್ಕೆ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ತರುವಾಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಮೂಲಕ ಪ್ರಸರಣದಿಂದ ಆನೋಡ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಅದರ ಮೂಲ ಸ್ಥಿತಿಗೆ [R] ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ-ಪ್ರಸರಣ-ಕಡಿತ-ಪ್ರಸರಣದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಚಕ್ರವನ್ನು ಅನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಅಪಾಯಕಾರಿ ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್‌ನಿಂದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಲಾಕ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ.(ಜಿ) ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಶಟಲ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ರಾಸಾಯನಿಕ ರಚನೆಗಳು.(H) ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಭವದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪಾಲಿಮರೈಸ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವ ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ.(I) ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವ ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ರಾಸಾಯನಿಕ ರಚನೆಗಳು.(G), (H), ಮತ್ತು (I) ನಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಆಣ್ವಿಕ ರಚನೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ಕಾರ್ಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು ಪಟ್ಟಿಮಾಡಲಾಗಿದೆ.
ವಿಭಜಕಗಳು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ ಅನ್ನು ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನವಾಗಿ ನಿರೋಧಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಹಿಂದಿನ ಹಂತ 1 ಕ್ಕೆ ಮತ್ತಷ್ಟು ಹದಗೆಡುವುದನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಆರೋಗ್ಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡುವಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ.ಚಿತ್ರ 3B) ಹೊಸ ವೋಲ್ಟೇಜ್-ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಒದಗಿಸಬಹುದು.ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಬೆಳೆದು ಮಧ್ಯಂತರ ಪದರವನ್ನು ತಲುಪಿದಾಗ, ಅದು ಲೋಹದ ಪದರ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ ಅನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳ ನಡುವೆ ಹಠಾತ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಡ್ರಾಪ್ ಅನ್ನು ತಕ್ಷಣವೇ ಔಟ್ಪುಟ್ ಆಗಿ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು.
ಪತ್ತೆ ಮಾಡುವುದರ ಜೊತೆಗೆ, ಅಪಾಯಕಾರಿ ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ಗಳನ್ನು ಸೇವಿಸಲು ಮತ್ತು ವಿಭಜಕವನ್ನು ಭೇದಿಸಿದ ನಂತರ ಅವುಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸಲು ಟ್ರೈಲೇಯರ್ ವಿಭಜಕವನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ.ಸಿಲಿಕಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಒಂದು ಪದರ, ವಾಣಿಜ್ಯ ಪಾಲಿಯೋಲಿಫಿನ್ ವಿಭಜಕಗಳ ಎರಡು ಪದರಗಳಿಂದ ಸ್ಯಾಂಡ್ವಿಚ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 3, C ಮತ್ತು D), ಯಾವುದೇ ನುಗ್ಗುವ ಅಪಾಯಕಾರಿ ಲಿ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ಗಳನ್ನು ಸೇವಿಸಬಹುದು, ಹೀಗಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.ಸಂರಕ್ಷಿತ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಜೀವಿತಾವಧಿಯು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿಭಜಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಸುಮಾರು ಐದು ಪಟ್ಟು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ವಿಸ್ತರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ (ಚಿತ್ರ 3E).
ಮಿತಿಮೀರಿದ ರಕ್ಷಣೆ.ಓವರ್ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಅದರ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಮೀರಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವುದು ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ.ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳು, ಆಕ್ರಮಣಕಾರಿ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಪ್ರೊಫೈಲ್‌ಗಳು ಇತ್ಯಾದಿಗಳಿಂದ ಓವರ್ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಬಹುದು, ಇದು (i) ಆನೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಲಿ ಮೆಟಲ್‌ನ ಶೇಖರಣೆ ಸೇರಿದಂತೆ ಸಮಸ್ಯೆಗಳ ಸರಣಿಯನ್ನು ತರಬಹುದು, ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಗಂಭೀರವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ;(ii) ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನ ವಿಭಜನೆ, ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವುದು;ಮತ್ತು (iii) ಸಾವಯವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ವಿಘಟನೆ, ಶಾಖ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವುದು (H2, ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್‌ಗಳು, CO, ಇತ್ಯಾದಿ), ಇದು ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ.ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸಂಕೀರ್ಣವಾಗಿವೆ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಕೆಳಗೆ ಪಟ್ಟಿಮಾಡಲಾಗಿದೆ.
ನಕ್ಷತ್ರ ಚಿಹ್ನೆ (*) ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನಿಲವು ಪ್ರೋಟಿಕ್‌ನಿಂದ ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್‌ಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಬಿಟ್ಟು, ಅದು ಆನೋಡ್‌ಗೆ ಹರಡಿ ನಂತರ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು H2 ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.
ಅವುಗಳ ಕಾರ್ಯಗಳಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಮಿತಿಮೀರಿದ ರಕ್ಷಣೆಯ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳನ್ನು ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಶಟಲ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಎಂದು ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು.ಹಿಂದಿನದು ಸೆಲ್ ಅನ್ನು ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್‌ನಿಂದ ಹಿಮ್ಮುಖವಾಗಿ ರಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಎರಡನೆಯದು ಸೆಲ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಶಾಶ್ವತವಾಗಿ ಕೊನೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
ಮಿತಿಮೀರಿದ ಚಾರ್ಜ್ ಸಂಭವಿಸಿದಾಗ ಬ್ಯಾಟರಿಗೆ ಚುಚ್ಚಲಾದ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಆಗಿ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಶಟಲ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆಚಿತ್ರ 3F, ಯಾಂತ್ರಿಕತೆಯು ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಸಂಯೋಜಕವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಆನೋಡಿಕ್ ವಿಘಟನೆಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿಮೆ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.ಮಿತಿಮೀರಿದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ, ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಸಂಯೋಜಕವು [O] ರೂಪಕ್ಕೆ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಮೂಲಕ ಪ್ರಸರಣದ ನಂತರ ಆನೋಡ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಅದರ ಮೂಲ ಸ್ಥಿತಿಗೆ [R] ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.ನಂತರ, ಕಡಿಮೆಯಾದ ಸಂಯೋಜಕವು ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ಗೆ ಮತ್ತೆ ಹರಡಬಹುದು ಮತ್ತು "ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ-ಪ್ರಸರಣ-ಕಡಿತ-ಪ್ರಸರಣ" ದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಚಕ್ರವನ್ನು ಅನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಅಪಾಯಕಾರಿ ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್‌ನಿಂದ ಲಾಕ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ.ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಸುಮಾರು 0.3 ರಿಂದ 0.4 V ವರೆಗೆ ಇರಬೇಕು ಎಂದು ಅಧ್ಯಯನಗಳು ತೋರಿಸಿವೆ.
ಆರ್ಗನೊಮೆಟಾಲಿಕ್ ಮೆಟಾಲೋಸೀನ್‌ಗಳು, ಫಿನೋಥಿಯಾಜೈನ್‌ಗಳು, ಟ್ರಿಫೆನಿಲಮೈನ್‌ಗಳು, ಡೈಮೆಥಾಕ್ಸಿಬೆಂಜೀನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ಮತ್ತು 2-(ಪೆಂಟಾಫ್ಲೋರೋಫೆನಿಲ್)-ಟೆಟ್ರಾಫ್ಲೋರೋ-1,3,2-ಬೆನ್ (ಡಿಯೋಕ್ಸಾಬೊರೊಲೆನ್) ಸೇರಿದಂತೆ ಉತ್ತಮವಾಗಿ-ಅನುಗುಣವಾದ ರಾಸಾಯನಿಕ ರಚನೆಗಳು ಮತ್ತು ರೆಡಾಕ್ಸ್ ವಿಭವಗಳೊಂದಿಗೆ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ಸರಣಿಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ.ಚಿತ್ರ 3G)ಆಣ್ವಿಕ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಟೈಲರಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ಸಂಯೋಜಕ ಉತ್ಕರ್ಷಣ ವಿಭವಗಳನ್ನು 4 V ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದು, ಇದು ವೇಗವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದುತ್ತಿರುವ ಹೈ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.ಮೂಲ ವಿನ್ಯಾಸದ ತತ್ವವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹಿಂತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಬದಲಿಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸಂಯೋಜಕದ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ಆಕ್ರಮಿತ ಆಣ್ವಿಕ ಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.ಸಾವಯವ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳಲ್ಲದೆ, ಕೆಲವು ಅಜೈವಿಕ ಲವಣಗಳು, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಉಪ್ಪಿನಂತೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಪರ್ಫ್ಲೋರೋಬೊರೇನ್ ಕ್ಲಸ್ಟರ್ ಲವಣಗಳಂತಹ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಶಟಲ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ [ಅಂದರೆ, ಲಿಥಿಯಂ ಫ್ಲೋರೋಡೋಡೆಕಾಬೊರೇಟ್ಸ್ (Li2B12F)xH12-x)], ಸಮರ್ಥ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಶಟಲ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ.
ಶಟ್‌ಡೌನ್ ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗದ ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರೊಟೆಕ್ಷನ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ವರ್ಗವಾಗಿದೆ.ಅವುಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಭವದಲ್ಲಿ ಅನಿಲವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಪ್ರಸ್ತುತ ಇಂಟರಪ್ಟರ್ ಸಾಧನವನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಅಥವಾ ದುರಂತ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಂಭವಿಸುವ ಮೊದಲು ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಕೊನೆಗೊಳಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಭವಗಳಲ್ಲಿ ಶಾಶ್ವತವಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪಾಲಿಮರೀಕರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 3H)ಮೊದಲಿನ ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ಸೈಲೀನ್ , ಸೈಕ್ಲೋಹೆಕ್ಸಿಲ್ಬೆಂಜೀನ್ ಮತ್ತು ಬೈಫಿನೈಲ್ ಸೇರಿವೆ, ಆದರೆ ಎರಡನೆಯ ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಬೈಫಿನೈಲ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಬದಲಿ ಆರೊಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಸೇರಿವೆ (ಚಿತ್ರ 3I)ಈ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗದ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ಋಣಾತ್ಮಕ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಇನ್ನೂ LIB ಗಳ ದೀರ್ಘಕಾಲೀನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ ಮತ್ತು ಶೇಖರಣಾ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯಾಗಿದೆ.
ಹಂತ 2 ರಲ್ಲಿನ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು (ಶಾಖ ಶೇಖರಣೆ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಬಿಡುಗಡೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ)
ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳು.ಲಿಥಿಯಂ ಪರಿವರ್ತನೆ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು, ಲೇಯರ್ಡ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಾದ LiCoO2, LiNiO2, ಮತ್ತು LiMnO2;ಸ್ಪಿನೆಲ್ ಮಾದರಿಯ ಆಕ್ಸೈಡ್ LiM2O4;ಮತ್ತು ಪಾಲಿಯಾನಿಯನ್ ಪ್ರಕಾರದ LiFePO4, ಜನಪ್ರಿಯವಾಗಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, ಆಲಿವೈನ್-ರಚನೆಯ LiFePO4 ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿದೆ, ಇದು 400 ° C ವರೆಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ LiCoO2 250 ° C ನಲ್ಲಿ ಕೊಳೆಯಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ.LiFePO4 ನ ಸುಧಾರಿತ ಸುರಕ್ಷತೆಗೆ ಕಾರಣವೆಂದರೆ ಎಲ್ಲಾ ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಯಾನುಗಳು P5+ ನೊಂದಿಗೆ ಬಲವಾದ ಕೋವೆಲೆಂಟ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ PO43− ಟೆಟ್ರಾಹೆಡ್ರಲ್ ಪಾಲಿಯಾನಿಯನ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಸಂಪೂರ್ಣ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಚೌಕಟ್ಟನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಸುಧಾರಿತ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಬ್ಯಾಟರಿ ಬೆಂಕಿ ಅಪಘಾತಗಳು ವರದಿಯಾಗಿವೆ.ಎತ್ತರದ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಈ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳ ವಿಘಟನೆ ಮತ್ತು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಬಿಡುಗಡೆಯಿಂದ ಪ್ರಮುಖ ಸುರಕ್ಷತಾ ಕಾಳಜಿ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಒಟ್ಟಿಗೆ ದಹನ ಮತ್ತು ಸ್ಫೋಟಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಗಂಭೀರವಾಗಿ ರಾಜಿಮಾಡುತ್ತದೆ.ಉದಾಹರಣೆಗೆ, Ni2+ ನ ಅಸ್ತಿತ್ವದಿಂದಾಗಿ ಲೇಯರ್ಡ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ LiNiO2 ನ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯು ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ, ಅದರ ಅಯಾನಿಕ್ ಗಾತ್ರವು Li+ ನಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ.ಡಿಲಿಥಿಯೇಟೆಡ್ ಲಿxNiO2 (x<1) ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾದ ಸ್ಪಿನೆಲ್-ಮಾದರಿಯ ಹಂತ LiNi2O4 (ಸ್ಪಿನೆಲ್) ಮತ್ತು ರಾಕ್‌ಸಾಲ್ಟ್-ಮಾದರಿಯ NiO ಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಒಲವು ತೋರುತ್ತದೆ, ಆಮ್ಲಜನಕವು ದ್ರವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗೆ ಸುಮಾರು 200 ° C ನಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ದಹನಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
ಪರಮಾಣು ಡೋಪಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಲೇಪನಗಳ ಮೂಲಕ ಈ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಗಣನೀಯ ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.
ಪರಮಾಣು ಡೋಪಿಂಗ್ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಗಳಿಂದಾಗಿ ಲೇಯರ್ಡ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ವಸ್ತುಗಳ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.LiNiO2 ಅಥವಾ Li1.05Mn1.95O4 ನ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು Co, Mn, Mg, ಮತ್ತು Al ನಂತಹ ಇತರ ಲೋಹದ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ Ni ಅಥವಾ Mn ನ ಭಾಗಶಃ ಪರ್ಯಾಯದಿಂದ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು.LiCoO2 ಗಾಗಿ, Ni ಮತ್ತು Mn ನಂತಹ ಡೋಪಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ಅಂಶಗಳ ಪರಿಚಯವು ವಿಭಜನೆಯ ಪ್ರಾರಂಭದ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತೀವ್ರವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು.Tಡಿಸೆಂಬರ್, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುತ್ತದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಲ್ಲಿ ತ್ಯಾಗಗಳೊಂದಿಗೆ ಬರುತ್ತದೆ.ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು, ಲೇಯರ್ಡ್ ಲಿಥಿಯಂ ನಿಕಲ್ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಾಗಿ ಸಾಂದ್ರತೆ-ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 4A)ಈ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ, ಪ್ರತಿ ಕಣವು Ni-ಸಮೃದ್ಧ ಕೇಂದ್ರೀಯ ಬೃಹತ್ ಮತ್ತು Mn-ಸಮೃದ್ಧ ಹೊರ ಪದರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, Ni ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿದ್ದಂತೆ Mn ಮತ್ತು Co ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 4B)ಮೊದಲನೆಯದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಎರಡನೆಯದು ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.ಈ ಕಾದಂಬರಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಧಕ್ಕೆಯಾಗದಂತೆ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 4C).
ಚಿತ್ರ 4 ಹಂತ 2 ರಲ್ಲಿನ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ತಂತ್ರಗಳು: ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ಗಳು.
(A) ಸಾಂದ್ರತೆ-ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಹೊರ ಪದರದಿಂದ ಸುತ್ತುವರಿದ Ni-ರಿಚ್ ಕೋರ್ ಹೊಂದಿರುವ ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಕಣದ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರ.ಪ್ರತಿ ಕಣವು Ni-ಸಮೃದ್ಧ ಕೇಂದ್ರೀಯ ಬೃಹತ್ Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 ಮತ್ತು Mn-ಸಮೃದ್ಧವಾದ ಹೊರಪದರ [Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2] ಜೊತೆಗೆ Ni ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು Mn ಮತ್ತು Co ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿದ್ದಂತೆ.ಮೊದಲನೆಯದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಎರಡನೆಯದು ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.ಸರಾಸರಿ ಸಂಯೋಜನೆಯು Li(Ni0.68Co0.18Mn0.18)O2 ಆಗಿದೆ.ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಕಣದ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಾಫ್ ಅನ್ನು ಸಹ ಬಲಭಾಗದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.(B) ಅಂತಿಮ ಲಿಥಿಯೇಟೆಡ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2 ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಪ್ರೋಬ್ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು.ಇಂಟರ್‌ಲೇಯರ್‌ನಲ್ಲಿ Ni, Mn ಮತ್ತು Co ನ ಕ್ರಮೇಣ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ.Ni ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು Co ಮತ್ತು Mn ಸಾಂದ್ರತೆಗಳು ಮೇಲ್ಮೈ ಕಡೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತವೆ.(C) ಡಿಫರೆನ್ಷಿಯಲ್ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಕ್ಯಾಲೋರಿಮೆಟ್ರಿ (DSC) ಟ್ರೇಸ್‌ಗಳು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಶಾಖದ ಹರಿವನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಸಾಂದ್ರತೆ-ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ವಸ್ತು Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2, Ni-ಸಮೃದ್ಧ ಕೇಂದ್ರೀಯ ವಸ್ತು Li(Ni0.8Co0.1Mn0. 1)O2, ಮತ್ತು Mn-ಸಮೃದ್ಧ ಹೊರ ಪದರ [Li(Ni0.46Co0.23Mn0.31)O2].ವಸ್ತುಗಳನ್ನು 4.3 V. (A), (B), ಮತ್ತು (C) ಗೆ ವಿಧಿಸಲಾಗಿದೆ ಸ್ಪ್ರಿಂಗರ್ ನೇಚರ್ ಅನುಮತಿಯೊಂದಿಗೆ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.(D) ಎಡ: ಟ್ರಾನ್ಸ್ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (TEM) AlPO4 ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್-ಲೇಪಿತ LiCoO2 ನ ಬ್ರೈಟ್-ಫೀಲ್ಡ್ ಚಿತ್ರ;ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಸರಣ ಕ್ಷ-ಕಿರಣ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೆಟ್ರಿಯು ಲೇಪನ ಪದರದಲ್ಲಿ ಅಲ್ ಮತ್ತು ಪಿ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.ಬಲ: ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಲೇಪನ ಪದರದಲ್ಲಿ AlPO4 ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ (~3 nm ವ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ) ತೋರಿಸುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ TEM ಚಿತ್ರ;ಬಾಣಗಳು AlPO4 ಲೇಯರ್ ಮತ್ತು LiCoO2 ನಡುವಿನ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ.(ಇ) ಎಡ: 12-V ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್ ಪರೀಕ್ಷೆಯ ನಂತರ ಬೇರ್ LiCoO2 ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಹೊಂದಿರುವ ಕೋಶದ ಚಿತ್ರ.ಆ ವೋಲ್ಟೇಜಿನಲ್ಲಿ ಸೆಲ್ ಉರಿದು ಸ್ಫೋಟಿಸಿತು.ಬಲ: 12-V ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್ ಪರೀಕ್ಷೆಯ ನಂತರ AlPO4 ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್-ಲೇಪಿತ LiCoO2 ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕೋಶದ ಚಿತ್ರ.(ಡಿ) ಮತ್ತು (ಇ) ಜಾನ್ ವೈಲಿ ಮತ್ತು ಸನ್ಸ್ ಅವರ ಅನುಮತಿಯೊಂದಿಗೆ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಮತ್ತೊಂದು ತಂತ್ರವೆಂದರೆ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವನ್ನು ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವ Li+ ನಡೆಸುವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ತೆಳುವಾದ ಪದರದಿಂದ ಲೇಪಿಸುವುದು, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳ ನೇರ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಅಡ್ಡ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಶಾಖ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.ಲೇಪನಗಳು ಅಜೈವಿಕ ಫಿಲ್ಮ್ ಆಗಿರಬಹುದು [ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ZnO , Al2O3, AlPO4 , AlF3 , ಇತ್ಯಾದಿ], ಇದು ಲಿಥಿಯೇಟೆಡ್ ನಂತರ Li ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ನಡೆಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 4, D ಮತ್ತು E), ಅಥವಾ ಸಾವಯವ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಪಾಲಿ(ಡೈಲಿಲ್ಡಿಮೆಥೈಲಾಮೋನಿಯಮ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್) , ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು γ-ಬ್ಯುಟಿರೊಲ್ಯಾಕ್ಟೋನ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು , ಮತ್ತು ಮಲ್ಟಿಕಾಂಪೊನೆಂಟ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು (ವಿನೈಲಿನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್, 1,3-ಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ ಸಲ್ಫೈಟ್ ಮತ್ತು ಡೈಮಿಥೈಲಾಸೆಟಮೈಡ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ) .
ಧನಾತ್ಮಕ ತಾಪಮಾನ ಗುಣಾಂಕದೊಂದಿಗೆ ಲೇಪನವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವುದು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಸಹ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿದೆ.ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪಾಲಿ(3-ಡೆಸಿಲ್ಥಿಯೋಫೆನ್)-ಲೇಪಿತ LiCoO2 ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ರಿಯಾಕ್ಷನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸೈಡ್ ರಿಯಾಕ್ಷನ್‌ಗಳನ್ನು ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಒಮ್ಮೆ ತಾಪಮಾನವು >80 ° C ವರೆಗೆ ಏರುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ವಾಹಕ ಪಾಲಿಮರ್ ಪದರವು ಹೆಚ್ಚು ನಿರೋಧಕ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ವೇಗವಾಗಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.ಹೈಪರ್-ಬ್ರಾಂಚ್ಡ್ ಆರ್ಕಿಟೆಕ್ಚರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸ್ವಯಂ-ಮುಕ್ತಾಯಗೊಂಡ ಆಲಿಗೋಮರ್‌ಗಳ ಲೇಪನಗಳು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಬದಿಯಿಂದ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸಲು ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಸ್ಪಂದಿಸುವ ತಡೆಯುವ ಪದರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.
ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದಾದ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂಗ್ರಾಹಕ.ಹಂತ 2 ರಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ಉಷ್ಣತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ತಾಪಮಾನವು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ತಡೆಯುತ್ತದೆ.ವೇಗದ ಮತ್ತು ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಹುದಾದ ಥರ್ಮೋಸ್ಪಾನ್ಸಿವ್ ಪಾಲಿಮರ್ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ (TRPS) ಅನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂಗ್ರಾಹಕದಲ್ಲಿ ಆಂತರಿಕವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 5A)TRPS ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ವಾಹಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್-ಲೇಪಿತ ಮೊನಚಾದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಡ್ ನಿಕಲ್ (GrNi) ಕಣಗಳನ್ನು ವಾಹಕ ಫಿಲ್ಲರ್ ಮತ್ತು PE ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣೆ ಗುಣಾಂಕದೊಂದಿಗೆ (α ~ 10−4 K−1) ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ.ಆಸ್-ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಟೆಡ್ ಪಾಲಿಮರ್ ಕಾಂಪೋಸಿಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು (σ) ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ತಾಪಮಾನವು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಸಮೀಪಿಸಿದಾಗ (Ts), ಪಾಲಿಮರ್ ಪರಿಮಾಣದ ವಿಸ್ತರಣೆಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ವಾಹಕತೆಯು 1 ಸೆಕೆಂಡಿನೊಳಗೆ ಏಳರಿಂದ ಎಂಟು ಆದೇಶಗಳ ಮೂಲಕ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ವಾಹಕ ಕಣಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಾಹಕ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಒಡೆಯುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 5B)ಫಿಲ್ಮ್ ತಕ್ಷಣವೇ ಇನ್ಸುಲೇಟಿಂಗ್ ಆಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಕೊನೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 5C)ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಲ್ಲದು ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಧಕ್ಕೆಯಾಗದಂತೆ ಅನೇಕ ಅಧಿಕ ತಾಪದ ಘಟನೆಗಳ ನಂತರವೂ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು.
ಚಿತ್ರ 5 ಹಂತ 2 ರಲ್ಲಿನ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ತಂತ್ರಗಳು.
(A) TRPS ಕರೆಂಟ್ ಕಲೆಕ್ಟರ್‌ನ ಥರ್ಮಲ್ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಯಾಂತ್ರಿಕತೆಯ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ವಿವರಣೆ.ಸುರಕ್ಷಿತ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ತೆಳುವಾದ TRPS ಪದರದಿಂದ ಲೇಪಿತವಾದ ಒಂದು ಅಥವಾ ಎರಡು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂಗ್ರಾಹಕಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.ಇದು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಅಥವಾ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರವಾಹದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಪಾಲಿಮರ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ವಾಹಕ ಕಣಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಅದರ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಅದರ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.ಬ್ಯಾಟರಿ ರಚನೆಯನ್ನು ಹಾನಿಯಾಗದಂತೆ ರಕ್ಷಿಸಬಹುದು.ತಂಪಾಗಿಸುವಾಗ, ಪಾಲಿಮರ್ ಕುಗ್ಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೂಲ ವಾಹಕ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಮರಳಿ ಪಡೆಯುತ್ತದೆ.(B) ವಿಭಿನ್ನ GrNi ಲೋಡಿಂಗ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ PE/GrNi ಮತ್ತು GrNi ಯ 30% (v/v) ಲೋಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ PP/GrNi ಸೇರಿದಂತೆ ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ವಿಭಿನ್ನ TRPS ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಪ್ರತಿರೋಧ ಬದಲಾವಣೆಗಳು.(C) 25°C ಮತ್ತು ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯ ನಡುವಿನ ಸುರಕ್ಷಿತ LiCoO2 ಬ್ಯಾಟರಿ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್‌ನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಸಾರಾಂಶ.70 ° C ನಲ್ಲಿ ಶೂನ್ಯದ ಸಮೀಪವಿರುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಪೂರ್ಣ ಸ್ಥಗಿತವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.(A), (B), ಮತ್ತು (C) ಅನ್ನು ಸ್ಪ್ರಿಂಗರ್ ನೇಚರ್ ಅನುಮತಿಯೊಂದಿಗೆ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.(D) LIB ಗಳಿಗಾಗಿ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಪಿಯರ್-ಆಧಾರಿತ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಪ್ರಾತಿನಿಧ್ಯ.ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಥರ್ಮೋರೆಸ್ಪಾನ್ಸಿವ್ ಮೈಕ್ರೊಸ್ಪಿಯರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಆಂತರಿಕ ಬ್ಯಾಟರಿ ತಾಪಮಾನದ ಮೇಲೆ ಉಷ್ಣ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ (ಕರಗುತ್ತದೆ).ಕರಗಿದ ಕ್ಯಾಪ್ಸುಲ್‌ಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಆವರಿಸುತ್ತದೆ, ಅಯಾನಿಕವಾಗಿ ಇನ್ಸುಲೇಟಿಂಗ್ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಕೋಶವನ್ನು ಮುಚ್ಚುತ್ತದೆ.(ಇ) 94% ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ ಕಣಗಳು ಮತ್ತು 6% ಸ್ಟೈರೀನ್-ಬ್ಯುಟಾಡಿಯನ್ ರಬ್ಬರ್ (SBR) ಬೈಂಡರ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ತೆಳುವಾದ ಮತ್ತು ಸ್ವಯಂ-ನಿಂತಿರುವ ಅಜೈವಿಕ ಸಂಯೋಜಿತ ಪೊರೆಯನ್ನು ದ್ರಾವಣ ಎರಕದ ವಿಧಾನದಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಬಲ: ಅಜೈವಿಕ ಸಂಯೋಜಿತ ವಿಭಜಕ ಮತ್ತು PE ವಿಭಜಕದ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಛಾಯಾಚಿತ್ರಗಳು.ವಿಭಜಕಗಳನ್ನು 40 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ 130 ° C ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಚುಕ್ಕೆಗಳಿರುವ ಚೌಕವಿರುವ ಪ್ರದೇಶದಿಂದ PE ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಕುಗ್ಗಿತು.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸಂಯೋಜಿತ ವಿಭಜಕವು ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಕುಗ್ಗುವಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಲಿಲ್ಲ.ಎಲ್ಸೆವಿಯರ್ ಅವರ ಅನುಮತಿಯೊಂದಿಗೆ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ.(ಎಫ್) ಕಡಿಮೆ ಅಧಿಕ-ತಾಪಮಾನದ ಕುಗ್ಗುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ವಿಭಜಕ ವಸ್ತುಗಳಂತೆ ಕೆಲವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರಗುವ ತಾಪಮಾನದ ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳ ಆಣ್ವಿಕ ರಚನೆ.ಟಾಪ್: ಪಾಲಿಮೈಡ್ (PI).ಮಧ್ಯಮ: ಸೆಲ್ಯುಲೋಸ್.ಕೆಳಭಾಗ: ಪಾಲಿ(ಬ್ಯುಟಿಲೀನ್) ಟೆರೆಫ್ತಾಲೇಟ್.(ಜಿ) ಎಡ: PI ನ DSC ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾವನ್ನು PE ಮತ್ತು PP ವಿಭಜಕದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಕೆ;PI ವಿಭಜಕವು 30 ° ನಿಂದ 275 ° C ವರೆಗಿನ ತಾಪಮಾನದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.ಬಲ: ಡಿಜಿಟಲ್ ಕ್ಯಾಮೆರಾ ಫೋಟೋಗಳು ವಾಣಿಜ್ಯ ವಿಭಜಕ ಮತ್ತು ಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ PI ವಿಭಜಕದ ತೇವವನ್ನು ಹೋಲಿಸುತ್ತದೆ.ಅಮೇರಿಕನ್ ಕೆಮಿಕಲ್ ಸೊಸೈಟಿಯ ಅನುಮತಿಯೊಂದಿಗೆ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಥರ್ಮಲ್ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವ ವಿಭಜಕಗಳು.ಹಂತ 2 ರ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇನಿಂದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ತಡೆಯುವ ಮತ್ತೊಂದು ತಂತ್ರವೆಂದರೆ ವಿಭಜಕದ ಮೂಲಕ Li ಅಯಾನುಗಳ ವಹನ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವುದು.ವಿಭಜಕಗಳು LIB ಗಳ ಸುರಕ್ಷತೆಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳಾಗಿವೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಅಯಾನಿಕ್ ಸಾಗಣೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುವಾಗ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವೆ ನೇರ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತವೆ.PP ಮತ್ತು PE ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ವಸ್ತುಗಳು, ಆದರೆ ಅವುಗಳು ಕಳಪೆ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಕ್ರಮವಾಗಿ ~ 165 ° ಮತ್ತು ~ 135 ° C ಕರಗುವ ಬಿಂದುಗಳೊಂದಿಗೆ.ವಾಣಿಜ್ಯ LIB ಗಾಗಿ, PP/PE/PP ಟ್ರೈಲೇಯರ್ ರಚನೆಯೊಂದಿಗೆ ವಿಭಜಕಗಳನ್ನು ಈಗಾಗಲೇ ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ PE ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಮಧ್ಯದ ಪದರವಾಗಿದೆ.ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಆಂತರಿಕ ಉಷ್ಣತೆಯು ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ (~130 ° C) ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ, ರಂಧ್ರವಿರುವ PE ಪದರವು ಭಾಗಶಃ ಕರಗುತ್ತದೆ, ಫಿಲ್ಮ್ ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ಮುಚ್ಚುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದ್ರವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಯಾನುಗಳ ವಲಸೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ, ಆದರೆ PP ಪದರವು ಆಂತರಿಕವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವಿಕೆ.ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ, ಬ್ಯಾಟರಿ ಆನೋಡ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ವಿಭಜಕಗಳ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಪದರವಾಗಿ ಥರ್ಮೋರೆಸ್ಪಾನ್ಸಿವ್ PE ಅಥವಾ ಪ್ಯಾರಾಫಿನ್ ವ್ಯಾಕ್ಸ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಪಿಯರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ LIB ಯ ಉಷ್ಣ ಪ್ರೇರಿತ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು.ಆಂತರಿಕ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಉಷ್ಣತೆಯು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ತಲುಪಿದಾಗ, ಸೂಕ್ಷ್ಮಗೋಳಗಳು ಕರಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್/ವಿಭಜಕವನ್ನು ನಾನ್‌ಪರ್ಮಿಯಬಲ್ ತಡೆಗೋಡೆಯೊಂದಿಗೆ ಲೇಪಿಸುತ್ತವೆ, Li-ion ಸಾಗಣೆಯನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕೋಶವನ್ನು ಶಾಶ್ವತವಾಗಿ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 5D).
ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯೊಂದಿಗೆ ವಿಭಜಕಗಳು.ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿಭಜಕಗಳ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು, ಕಳೆದ ಹಲವಾರು ವರ್ಷಗಳಿಂದ ಎರಡು ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ:
(1) ಸೆರಾಮಿಕ್-ವರ್ಧಿತ ವಿಭಜಕಗಳು, ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಪಾಲಿಯೋಲಿಫಿನ್ ವಿಭಜಕ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಮೇಲೆ ನೇರವಾದ ಲೇಪನ ಅಥವಾ ಸಿರಾಮಿಕ್ ಪದರಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಾದ SiO2 ಮತ್ತು Al2O3 ಅಥವಾ ಪಾಲಿಮರಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಹುದುಗಿರುವ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಪುಡಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೂಲಕ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 5E) , ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ಕರಗುವ ಬಿಂದುಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.ಈ ತಂತ್ರದ ಮೂಲಕ ತಯಾರಿಸಲಾದ ಕೆಲವು ಸಂಯೋಜಿತ ವಿಭಜಕಗಳನ್ನು ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಣಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸೆಪರಿಯನ್ (ವ್ಯಾಪಾರ ಹೆಸರು).
(2) ಪಾಲಿಮೈಡ್, ಸೆಲ್ಯುಲೋಸ್, ಪಾಲಿ(ಬ್ಯುಟಿಲೀನ್) ಟೆರೆಫ್ತಾಲೇಟ್, ಮತ್ತು ಇತರ ಸಾದೃಶ್ಯದ ಪಾಲಿ(ಎಸ್ಟರ್) ನಂತಹ ಬಿಸಿಯಾದ ಮೇಲೆ ಕಡಿಮೆ ಕುಗ್ಗುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಪಾಲಿಯೋಲಿಫಿನ್‌ನಿಂದ ಹೆಚ್ಚು ಕರಗುವ ತಾಪಮಾನದ ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳಿಗೆ ವಿಭಜಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದು ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಮತ್ತೊಂದು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ತಂತ್ರವಾಗಿದೆ. ವಿಭಜಕಗಳ (ಚಿತ್ರ 5F)ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪಾಲಿಮೈಡ್ ಥರ್ಮೋಸೆಟ್ಟಿಂಗ್ ಪಾಲಿಮರ್ ಆಗಿದ್ದು, ಅದರ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆ (400 ° C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ), ಉತ್ತಮ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರ್ಷಕ ಶಕ್ತಿ, ಉತ್ತಮ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ತೇವತೆ ಮತ್ತು ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕತೆಯಿಂದಾಗಿ ಒಂದು ಭರವಸೆಯ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿದೆ.ಚಿತ್ರ 5G)
ತಂಪಾಗಿಸುವ ಕಾರ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಬ್ಯಾಟರಿ ಪ್ಯಾಕೇಜುಗಳು.ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸಲು ಗಾಳಿಯ ಪರಿಚಲನೆ ಅಥವಾ ದ್ರವ ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲಾದ ಸಾಧನ-ಪ್ರಮಾಣದ ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಇದರ ಜೊತೆಯಲ್ಲಿ, ಪ್ಯಾರಾಫಿನ್ ವ್ಯಾಕ್ಸ್‌ನಂತಹ ಹಂತ-ಬದಲಾವಣೆ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬ್ಯಾಟರಿ ಪ್ಯಾಕ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅವುಗಳ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಶಾಖ ಸಿಂಕ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ತಾಪಮಾನ ದುರುಪಯೋಗವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುತ್ತದೆ.
ಹಂತ 3 ರಲ್ಲಿ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು (ದಹನ ಮತ್ತು ಸ್ಫೋಟ)
"ಬೆಂಕಿ ತ್ರಿಕೋನ" ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಶಾಖ, ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಇಂಧನವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೆಂಕಿಗೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಪದಾರ್ಥಗಳಾಗಿವೆ.1 ಮತ್ತು 2 ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಶಾಖ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಶೇಖರಣೆಯೊಂದಿಗೆ, ಇಂಧನವು (ಅಂದರೆ, ಹೆಚ್ಚು ಸುಡುವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು) ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತವಾಗಿ ದಹಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ.ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ದ್ರಾವಕಗಳ ಸುಡುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು LIB ಗಳ ಮತ್ತಷ್ಟು ದೊಡ್ಡ-ಪ್ರಮಾಣದ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯ.
ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು.ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಸುಡುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಜ್ವಾಲೆಯ-ನಿರೋಧಕ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಪ್ರಚಂಡ ಸಂಶೋಧನಾ ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ಮೀಸಲಿಡಲಾಗಿದೆ.ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಜ್ವಾಲೆಯ-ನಿರೋಧಕ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಸಾವಯವ ರಂಜಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಅಥವಾ ಸಾವಯವ ಹ್ಯಾಲೊಜೆನೇಟೆಡ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿವೆ.ಹ್ಯಾಲೊಜೆನ್‌ಗಳು ಪರಿಸರ ಮತ್ತು ಮಾನವನ ಆರೋಗ್ಯಕ್ಕೆ ಅಪಾಯಕಾರಿಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಸಾವಯವ ರಂಜಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ತಮ್ಮ ಹೆಚ್ಚಿನ ಜ್ವಾಲೆ-ನಿರೋಧಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಪರತೆಯಿಂದಾಗಿ ಜ್ವಾಲೆ-ನಿರೋಧಕ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳಾಗಿ ಅಭ್ಯರ್ಥಿಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತವೆ.ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಸಾವಯವ ರಂಜಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಟ್ರೈಮಿಥೈಲ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್, ಟ್ರೈಫಿನೈಲ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್, ಬಿಸ್(2-ಮೆಥಾಕ್ಸಿಥಾಕ್ಸಿ) ಮೀಥೈಲಾಲಿಲ್ಫಾಸ್ಪೋನೇಟ್, ಟ್ರಿಸ್(2,2,2-ಟ್ರಿಫ್ಲೋರೋಇಥೈಲ್) ಫಾಸ್ಫೈಟ್, (ಎಥಾಕ್ಸಿ)ಪೆಂಟಾಫ್ಲೋರೋಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಿಫಾಸ್ಸೇನ್, ಎಥಿಲೀನ್, ಇಥೈಲೀನ್ ಇತ್ಯಾದಿ.ಚಿತ್ರ 6A)ಈ ರಂಜಕ-ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಜ್ವಾಲೆಯ ಕುಂಠಿತ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ರಾಡಿಕಲ್-ಸ್ಕಾವೆಂಜಿಂಗ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಎಂದು ನಂಬಲಾಗಿದೆ.ದಹನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ರಂಜಕ-ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಅಣುಗಳು ರಂಜಕ-ಹೊಂದಿರುವ ಮುಕ್ತ-ರಾಡಿಕಲ್ ಪ್ರಭೇದಗಳಿಗೆ ಕೊಳೆಯಬಹುದು, ನಂತರ ನಿರಂತರ ದಹನಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾದ ಸರಣಿ ಕ್ರಿಯೆಯ ಪ್ರಸರಣದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ರಾಡಿಕಲ್ಗಳನ್ನು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, H ಮತ್ತು OH ರಾಡಿಕಲ್ಗಳು) ಕೊನೆಗೊಳಿಸಬಹುದು (ಚಿತ್ರ 6, ಬಿ ಮತ್ತು ಸಿ) .ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್, ಈ ಫಾಸ್ಫರಸ್-ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕಗಳ ಸೇರ್ಪಡೆಯೊಂದಿಗೆ ಸುಡುವಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ಕಡಿತವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ವೆಚ್ಚದಲ್ಲಿ ಬರುತ್ತದೆ.ಈ ವ್ಯಾಪಾರವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು, ಇತರ ಸಂಶೋಧಕರು ತಮ್ಮ ಆಣ್ವಿಕ ರಚನೆಗೆ ಕೆಲವು ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ: (i) ಆಲ್ಕೈಲ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್‌ಗಳ ಭಾಗಶಃ ಫ್ಲೋರೈನೇಶನ್ ಅವುಗಳ ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ;(ii) ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಫಿಲ್ಮ್-ರೂಪಿಸುವ ಮತ್ತು ಜ್ವಾಲೆ-ನಿವಾರಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಬಳಕೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಬಿಸ್ (2-ಮೆಥಾಕ್ಸಿಯೆಥಾಕ್ಸಿ) ಮೀಥೈಲಾಲಿಲ್ಫಾಸ್ಪೋನೇಟ್, ಅಲ್ಲಿ ಅಲೈಲಿಕ್ ಗುಂಪುಗಳು ಪಾಲಿಮರೈಸ್ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾದ SEI ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಅಪಾಯಕಾರಿ ಭಾಗವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು;(iii) P(V) ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಅನ್ನು P(III) ಫಾಸ್ಫೈಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಬದಲಾಯಿಸುವುದು, ಇದು SEI ರಚನೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಪಾಯಕಾರಿ PF5 ಅನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ [ಉದಾಹರಣೆಗೆ, tris(2,2,2-trifluoroethyl) ಫಾಸ್ಫೈಟ್];ಮತ್ತು (iv) ಆರ್ಗನೋಫಾಸ್ಫರಸ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳನ್ನು ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ಫಾಸ್ಫೇಜೆನ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಯಿಸುವುದು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಫ್ಲೋರಿನೇಟೆಡ್ ಸೈಕ್ಲೋಫಾಸ್ಪೇಜೆನ್, ಇದು ವರ್ಧಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ಚಿತ್ರ 6 ಹಂತ 3 ರಲ್ಲಿನ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ತಂತ್ರಗಳು.
(A) ಜ್ವಾಲೆ-ನಿರೋಧಕ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಆಣ್ವಿಕ ರಚನೆಗಳು.(B) ಈ ರಂಜಕ-ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಜ್ವಾಲೆಯ ಕುಂಠಿತ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ರಾಡಿಕಲ್-ಸ್ಕಾವೆಂಜಿಂಗ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಎಂದು ನಂಬಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಅನಿಲ ಹಂತದಲ್ಲಿ ದಹನ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಕಾರಣವಾದ ಆಮೂಲಾಗ್ರ ಸರಪಳಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಕೊನೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.ಟಿಪಿಪಿ, ಟ್ರಿಫಿನೈಲ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್.(ಸಿ) ವಿಶಿಷ್ಟ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನ ಸ್ವಯಂ-ನಂದಿಸುವ ಸಮಯವನ್ನು (ಎಸ್‌ಇಟಿ) ಟ್ರಿಫಿನೈಲ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಸೇರ್ಪಡೆಯೊಂದಿಗೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು.(D) LIB ಗಳಿಗೆ ಉಷ್ಣ-ಪ್ರಚೋದಿತ ಜ್ವಾಲೆ-ನಿರೋಧಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ "ಸ್ಮಾರ್ಟ್" ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಪನ್ ವಿಭಜಕದ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್.ಮುಕ್ತ-ನಿಂತಿರುವ ವಿಭಜಕವು ಕೋರ್-ಶೆಲ್ ರಚನೆಯೊಂದಿಗೆ ಮೈಕ್ರೋಫೈಬರ್‌ಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕವು ಕೋರ್ ಮತ್ತು ಪಾಲಿಮರ್ ಶೆಲ್ ಆಗಿದೆ.ಉಷ್ಣ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ನಂತರ, ಪಾಲಿಮರ್ ಶೆಲ್ ಕರಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಸುತ್ತುವರಿದ ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕವು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಕ್ಕೆ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ದಹನ ಮತ್ತು ಸುಡುವಿಕೆಯನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ.(ಇ) ಎಚ್ಚಣೆ ಮಾಡಿದ ನಂತರ TPP@PVDF-HFP ಮೈಕ್ರೋಫೈಬರ್‌ಗಳ SEM ಚಿತ್ರವು ಅವುಗಳ ಕೋರ್-ಶೆಲ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.ಸ್ಕೇಲ್ ಬಾರ್, 5 μm.(ಎಫ್) ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವದ ವಿಶಿಷ್ಟ ಆಣ್ವಿಕ ರಚನೆಗಳನ್ನು LIB ಗಳಿಗೆ ಬೆಂಕಿಯಿಲ್ಲದ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.(ಜಿ) PFPE ಯ ಆಣ್ವಿಕ ರಚನೆ, ದಹಿಸಲಾಗದ ಪರ್ಫ್ಲೋರಿನೇಟೆಡ್ PEO ಅನಲಾಗ್.ಪ್ರಸ್ತುತ ಬ್ಯಾಟರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಣುಗಳ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಪಾಲಿಮರ್ ಸರಪಳಿಗಳ ಟರ್ಮಿನಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು ಮೀಥೈಲ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಮೇಲಿನ ಆಣ್ವಿಕ ವಿನ್ಯಾಸಗಳ ಮೂಲಕ ಈ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲಾಗಿದ್ದರೂ, ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಲಾದ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನ ಕಡಿಮೆ ಸುಡುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಕೋಶದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ನಡುವೆ ಯಾವಾಗಲೂ ವ್ಯಾಪಾರ-ವಹಿವಾಟು ಇರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕು.ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಮತ್ತೊಂದು ಉದ್ದೇಶಿತ ತಂತ್ರವು ಮೈಕ್ರೋಫೈಬರ್‌ಗಳ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಪಾಲಿಮರ್ ಶೆಲ್‌ನೊಳಗೆ ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕವನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ನಾನ್ವೋವೆನ್ ವಿಭಜಕವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಮತ್ತಷ್ಟು ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 6D)ಥರ್ಮಲ್-ಪ್ರಚೋದಿತ ಜ್ವಾಲೆಯ-ನಿರೋಧಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಸ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಪನ್ ನಾನ್ವೋವೆನ್ ಮೈಕ್ರೋಫೈಬರ್ ವಿಭಜಕವನ್ನು LIB ಗಳಿಗಾಗಿ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು.ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಪಾಲಿಮರ್ ಶೆಲ್‌ನ ಒಳಗಿನ ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕವನ್ನು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವುದನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ, ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ರಿಟಾರ್ಡೆಂಟ್‌ಗಳಿಂದ ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 6E)ಆದಾಗ್ಯೂ, LIB ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ವೇ ಸಂಭವಿಸಿದಲ್ಲಿ, ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಪಾಲಿ(ವಿನೈಲಿಡೆನ್‌ಫ್ಲೋರೈಡ್-ಹೆಕ್ಸಾಫ್ಲೋರೋ ಪ್ರೊಪಿಲೀನ್) ಕೊಪಾಲಿಮರ್ (PVDF-HFP) ಶೆಲ್ ಕರಗುತ್ತದೆ.ನಂತರ ಸುತ್ತುವರಿದ ಟ್ರೈಫಿನೈಲ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕವು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಕ್ಕೆ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಸುಡುವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ದಹನವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ.
ಈ ಸಂದಿಗ್ಧತೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು "ಉಪ್ಪು-ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್" ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಸಹ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ.ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಾಗಿ ಈ ಬೆಂಕಿಯನ್ನು ನಂದಿಸುವ ಸಾವಯವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು LiN(SO2F)2 ಅನ್ನು ಉಪ್ಪು ಮತ್ತು ಜನಪ್ರಿಯ ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕವಾದ ಟ್ರೈಮಿಥೈಲ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ (TMP) ಅನ್ನು ಏಕೈಕ ದ್ರಾವಕವಾಗಿ ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.ಸ್ಥಿರವಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗಾಗಿ ಆನೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ದೃಢವಾದ ಉಪ್ಪು-ಪಡೆದ ಅಜೈವಿಕ SEI ಯ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ರಚನೆಯು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.ಈ ಕಾದಂಬರಿ ತಂತ್ರವನ್ನು ಹಲವಾರು ಇತರ ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕಗಳಿಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷಿತ LIB ಗಳಿಗಾಗಿ ಹೊಸ ಜ್ವಾಲೆ-ನಿರೋಧಕ ದ್ರಾವಕಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಹೊಸ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ತೆರೆಯಬಹುದು.
ದಹಿಸಲಾಗದ ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು.ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಸುರಕ್ಷತಾ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಗೆ ಅಂತಿಮ ಪರಿಹಾರವೆಂದರೆ ಆಂತರಿಕವಾಗಿ ದಹಿಸಲಾಗದ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು.ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾದ ದಹಿಸಲಾಗದ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಒಂದು ಗುಂಪು ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವಗಳು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದ ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವಗಳು, ಅವು ಅಸ್ಥಿರವಾದ (200 ° C ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವಿಲ್ಲ) ಮತ್ತು ದಹಿಸಲಾಗದ ಮತ್ತು ವಿಶಾಲವಾದ ತಾಪಮಾನ ವಿಂಡೋವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 6F)ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅವುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ, ಕಡಿಮೆ ಲಿ ವರ್ಗಾವಣೆ ಸಂಖ್ಯೆ, ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಅಥವಾ ರಿಡಕ್ಟಿವ್ ಅಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಅಯಾನಿಕ್ ದ್ರವಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೆಚ್ಚದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಕಡಿಮೆ ದರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ನಿರಂತರ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಇನ್ನೂ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
ಕಡಿಮೆ-ಆಣ್ವಿಕ ತೂಕದ ಹೈಡ್ರೋಫ್ಲೋರೋಥೆರ್‌ಗಳು ಅವುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಥವಾ ಯಾವುದೇ ಫ್ಲ್ಯಾಷ್ ಪಾಯಿಂಟ್, ದಹನವಿಲ್ಲದಿರುವಿಕೆ, ಕಡಿಮೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ, ಕಡಿಮೆ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ, ಕಡಿಮೆ ಘನೀಕರಿಸುವ ತಾಪಮಾನ ಇತ್ಯಾದಿಗಳಿಂದ ದಹಿಸಲಾಗದ ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಮತ್ತೊಂದು ವರ್ಗವಾಗಿದೆ.ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಮಾನದಂಡಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಅವುಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಸರಿಯಾದ ಆಣ್ವಿಕ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಮಾಡಬೇಕು.ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ವರದಿ ಮಾಡಲಾದ ಒಂದು ಕುತೂಹಲಕಾರಿ ಉದಾಹರಣೆಯೆಂದರೆ ಪರ್ಫ್ಲೋರೋಪಾಲಿಥರ್ (PFPE), ಪರ್ಫ್ಲೋರಿನೇಟೆಡ್ ಪಾಲಿಥಿಲೀನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ (PEO) ಅನಲಾಗ್ ಇದು ಅದರ ದಹನವಾಗದಿರುವಿಕೆಗೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 6G)ಪ್ರಸ್ತುತ ಬ್ಯಾಟರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಣುಗಳ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು PFPE ಸರಪಳಿಗಳ (PFPE-DMC) ಟರ್ಮಿನಲ್ ಗುಂಪುಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು ಮೀಥೈಲ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ.ಹೀಗಾಗಿ, ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಅಣು ರಚನೆಯ ವಿನ್ಯಾಸದಿಂದಾಗಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ವರ್ಗಾವಣೆ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವಾಗ PFPE ಗಳ ದಹನರಹಿತತೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯು LIB ಗಳ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.
ಹಂತ 3 ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಅಂತಿಮ ಆದರೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಹಂತವಾಗಿದೆ.ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಸುಡುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ಮಾಡಲಾಗಿದ್ದರೂ, ಅಸ್ಥಿರವಾದ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಬಳಕೆಯು ಉತ್ತಮ ಭರವಸೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕು.ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಎರಡು ವರ್ಗಗಳಾಗಿ ಬರುತ್ತವೆ: ಅಜೈವಿಕ ಸೆರಾಮಿಕ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು [ಸಲ್ಫೈಡ್ಗಳು, ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು, ನೈಟ್ರೈಡ್ಗಳು, ಫಾಸ್ಫೇಟ್ಗಳು, ಇತ್ಯಾದಿ.] ಮತ್ತು ಘನ ಪಾಲಿಮರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ಗಳು [ಪಾಲಿಮರ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಲಿ ಲವಣಗಳ ಮಿಶ್ರಣಗಳು, ಪಾಲಿ (ಎಥಿಲೀನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್), ಪಾಲಿಯಾಕ್ರಿಲೋನಿಟ್ರೈಲ್, ಇತ್ಯಾದಿ.] .ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ಇಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಏಕೆಂದರೆ ಈ ವಿಷಯವನ್ನು ಈಗಾಗಲೇ ಹಲವಾರು ಇತ್ತೀಚಿನ ವಿಮರ್ಶೆಗಳಲ್ಲಿ ಚೆನ್ನಾಗಿ ಸಂಕ್ಷೇಪಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಮೇಲ್ನೋಟ
ಹಿಂದೆ, ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಅನೇಕ ನವೀನ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದರೂ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಇನ್ನೂ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪರಿಹರಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ.ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಸುರಕ್ಷತೆ ಸಮಸ್ಯೆಗಳ ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು ಪ್ರತಿ ವಿಭಿನ್ನ ಬ್ಯಾಟರಿ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಕ್ಕೆ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ.ಹೀಗಾಗಿ, ವಿವಿಧ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಬೇಕು.ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ವಿಧಾನಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಲು ಉಳಿದಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ನಂಬುತ್ತೇವೆ.ಭವಿಷ್ಯದ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆ ಸಂಶೋಧನೆಗಾಗಿ ನಾವು ಹಲವಾರು ಸಂಭಾವ್ಯ ನಿರ್ದೇಶನಗಳನ್ನು ಇಲ್ಲಿ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ.
ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, LIB ಗಳ ಆಂತರಿಕ ಆರೋಗ್ಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಮತ್ತು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಲು ಸಿತು ಅಥವಾ ಒಪೆರಾಂಡೋ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ.ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಆಂತರಿಕ ತಾಪಮಾನ ಅಥವಾ LIB ಗಳೊಳಗಿನ ಒತ್ತಡದ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ನಿಕಟ ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಬ್ಯಾಟರಿಗಳೊಳಗಿನ ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆಯು ಸಂಕೀರ್ಣವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ವಿಭಜಕಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಲು ವಿಧಾನಗಳ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.ಹೀಗಾಗಿ, ವಿಭಿನ್ನ ಘಟಕಗಳಿಗೆ ಈ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದು ರೋಗನಿರ್ಣಯಕ್ಕೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಅಪಾಯಗಳನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ.
ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಗಾಗಿ ವಿಭಜಕಗಳ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರಗುವ ಬಿಂದುಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಸದಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳು ವಿಭಜಕದ ಉಷ್ಣ ಸಮಗ್ರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವಲ್ಲಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅವುಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಇನ್ನೂ ಕೆಳಮಟ್ಟದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ, ಬ್ಯಾಟರಿ ಜೋಡಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯನ್ನು ಬಹಳವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.ಇದಲ್ಲದೆ, ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕಾದ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವೆಂದರೆ ಬೆಲೆ.
ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು LIB ಗಳ ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಗೆ ಅಂತಿಮ ಪರಿಹಾರವಾಗಿದೆ.ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು ಬೆಂಕಿ ಮತ್ತು ಸ್ಫೋಟಗಳ ಅಪಾಯದ ಜೊತೆಗೆ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಆಂತರಿಕ ಕೊರತೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಬಹಳವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಪ್ರಗತಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ವಿನಿಯೋಗಿಸಲಾಗಿದ್ದರೂ, ಅವುಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳಿಗಿಂತ ಬಹಳ ಹಿಂದುಳಿದಿದೆ.ಅಜೈವಿಕ ಮತ್ತು ಪಾಲಿಮರ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಗಳು ಉತ್ತಮ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಅವುಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ತಯಾರಿಕೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.ಅಜೈವಿಕ-ಪಾಲಿಮರ್ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ಗಳ ಸರಿಯಾದ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಜೋಡಣೆಯ ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಸಮರ್ಥ ಲಿ-ಐಯಾನ್ ಸಾಗಣೆಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಒತ್ತಿಹೇಳುತ್ತೇವೆ.
ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು ದಹಿಸುವ ಏಕೈಕ ಬ್ಯಾಟರಿ ಘಟಕವಲ್ಲ ಎಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕು.ಉದಾಹರಣೆಗೆ, LIB ಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿರುವಾಗ, ದಹಿಸುವ ಲಿಥಿಯೇಟೆಡ್ ಆನೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಲಿಥಿಯೇಟೆಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್) ಸಹ ದೊಡ್ಡ ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಕಾಳಜಿಯಾಗಿದೆ.ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ವಸ್ತುಗಳ ಬೆಂಕಿಯನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುವ ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕಗಳು ತಮ್ಮ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಹೆಚ್ಚು ಬೇಡಿಕೆಯಿದೆ.ಜ್ವಾಲೆಯ ನಿವಾರಕಗಳನ್ನು ಪಾಲಿಮರ್ ಬೈಂಡರ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ವಾಹಕ ಚೌಕಟ್ಟುಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಬಹುದು.
ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯು ಸಂಕೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಸಮಸ್ಯೆಯಾಗಿದೆ.ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಭವಿಷ್ಯವು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿತ ಗುಣಲಕ್ಷಣ ವಿಧಾನಗಳ ಜೊತೆಗೆ ಆಳವಾದ ತಿಳುವಳಿಕೆಗಾಗಿ ಮೂಲಭೂತ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಅಧ್ಯಯನಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ಕರೆಯುತ್ತದೆ, ಇದು ವಸ್ತುಗಳ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ಮಾಡಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.ಈ ವಿಮರ್ಶೆಯು ವಸ್ತುಗಳ ಮಟ್ಟದ ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತದೆಯಾದರೂ, LIB ಗಳ ಸುರಕ್ಷತಾ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಸಮಗ್ರ ವಿಧಾನದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕು, ಅಲ್ಲಿ ವಸ್ತುಗಳು, ಸೆಲ್ ಘಟಕಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ವರೂಪ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ಮತ್ತು ಪ್ಯಾಕ್‌ಗಳು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹವಾಗಿಸಲು ಸಮಾನ ಪಾತ್ರಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳನ್ನು ಮಾರುಕಟ್ಟೆಗೆ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಮತ್ತು ಟಿಪ್ಪಣಿಗಳು
ಕೈ ಲಿಯು, ಯಯುವಾನ್ ಲಿಯು, ಡಿಂಗ್‌ಚಾಂಗ್‌ಲಿನ್, ಅಲೆನ್ ಪೀ, ಯಿ ಕುಯಿ, ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಗಾಗಿ ವಸ್ತುಗಳು, ಸೈನ್ಸ್ ಅಡ್ವಾನ್ಸಸ್, DOI:10.1126/sciadv.aas9820
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ಜೂನ್-05-2021
