লিথিয়াম ব্যাটারির নিম্ন তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা

নিম্ন তাপমাত্রার পরিবেশে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কর্মক্ষমতা আদর্শ নয়। সাধারণত ব্যবহৃত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি যখন -10 ডিগ্রি সেলসিয়াসে কাজ করে, তখন তাদের সর্বোচ্চ চার্জ এবং ডিসচার্জ ক্ষমতা এবং টার্মিনাল ভোল্টেজ স্বাভাবিক তাপমাত্রার তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পাবে [6], যখন স্রাবের তাপমাত্রা -20 ডিগ্রি সেলসিয়াসে নেমে আসে, তখন উপলব্ধ ক্ষমতা হ্রাস পাবে। এমনকি কক্ষ তাপমাত্রা 25 ° C এ 1/3 হ্রাস করা, যখন স্রাব তাপমাত্রা কম হয়, কিছু লিথিয়াম ব্যাটারি এমনকি চার্জ এবং স্রাব কার্যক্রম, একটি "মৃত ব্যাটারি" অবস্থায় প্রবেশ করতে পারে না।

1, কম তাপমাত্রায় লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির বৈশিষ্ট্য
(1) ম্যাক্রোস্কোপিক
নিম্ন তাপমাত্রায় লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির বৈশিষ্ট্যগত পরিবর্তনগুলি নিম্নরূপ: তাপমাত্রার ক্রমাগত হ্রাসের সাথে, ওমিক প্রতিরোধের এবং বিভিন্ন ডিগ্রীতে পোলারাইজেশন প্রতিরোধের বৃদ্ধি; লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ডিসচার্জ ভোল্টেজ স্বাভাবিক তাপমাত্রার চেয়ে কম। কম তাপমাত্রায় চার্জিং এবং ডিসচার্জ করার সময়, এর অপারেটিং ভোল্টেজ স্বাভাবিক তাপমাত্রার তুলনায় দ্রুত বৃদ্ধি পায় বা পড়ে, যার ফলে এটির সর্বাধিক ব্যবহারযোগ্য ক্ষমতা এবং শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়।

(2) মাইক্রোস্কোপিক্যালি
নিম্ন তাপমাত্রায় লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কর্মক্ষমতা পরিবর্তনগুলি প্রধানত নিম্নলিখিত গুরুত্বপূর্ণ কারণগুলির প্রভাবের কারণে হয়। যখন পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা -20 ℃ থেকে কম হয়, তখন তরল ইলেক্ট্রোলাইট শক্ত হয়, এর সান্দ্রতা তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায় এবং এর আয়নিক পরিবাহিতা হ্রাস পায়। ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড পদার্থে লিথিয়াম আয়ন প্রসারণ ধীর হয়; লিথিয়াম আয়ন দ্রবীভূত করা কঠিন, এবং SEI ফিল্মে এর সংক্রমণ ধীর, এবং চার্জ স্থানান্তর প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধি পায়। লিথিয়াম ডেনড্রাইটের সমস্যা কম তাপমাত্রায় বিশেষভাবে প্রকট।

2, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির নিম্ন তাপমাত্রা কর্মক্ষমতা সমাধান করতে
নিম্ন তাপমাত্রার পরিবেশ মেটাতে একটি নতুন ইলেক্ট্রোলাইটিক তরল সিস্টেম ডিজাইন করুন; ট্রান্সমিশন গতি ত্বরান্বিত করতে এবং সংক্রমণ দূরত্ব কমাতে ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড গঠন উন্নত করুন; প্রতিবন্ধকতা কমাতে ইতিবাচক এবং নেতিবাচক কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেস নিয়ন্ত্রণ করুন।

(1) ইলেক্ট্রোলাইট সংযোজন
সাধারণভাবে, ব্যাটারির নিম্ন তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা উন্নত করার এবং আদর্শ SEI ফিল্ম গঠনে সহায়তা করার জন্য কার্যকরী সংযোজনগুলির ব্যবহার সবচেয়ে কার্যকর এবং অর্থনৈতিক উপায়গুলির মধ্যে একটি। বর্তমানে, প্রধান ধরনের সংযোজন হল আইসোসায়ানেট ভিত্তিক সংযোজন, সালফার ভিত্তিক সংযোজন, আয়নিক তরল সংযোজন এবং অজৈব লিথিয়াম লবণ সংযোজন।

উদাহরণস্বরূপ, ডাইমিথাইল সালফাইট (ডিএমএস) সালফার ভিত্তিক সংযোজন, যথাযথ হ্রাসকারী কার্যকলাপ সহ, এবং যেহেতু এর হ্রাসকারী পণ্য এবং লিথিয়াম আয়ন বাঁধাই ভিনাইল সালফেট (ডিটিডি) থেকে দুর্বল, জৈব সংযোজনগুলির ব্যবহার কমানো ইন্টারফেস প্রতিবন্ধকতাকে বাড়িয়ে তুলবে। নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড ইন্টারফেস ফিল্মের আরও স্থিতিশীল এবং ভাল আয়নিক পরিবাহিতা। ডাইমিথাইল সালফাইট (DMS) দ্বারা উপস্থাপিত সালফাইট এস্টারগুলির উচ্চ অস্তরক ধ্রুবক এবং প্রশস্ত অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা রয়েছে।

(2) ইলেক্ট্রোলাইটের দ্রাবক
প্রথাগত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ইলেক্ট্রোলাইট হল লিথিয়াম হেক্সাফ্লুরোফসফেট (LiPF6) এর 1 মোল মিশ্র দ্রাবক, যেমন EC, PC, VC, DMC, মিথাইল ইথাইল কার্বনেট (EMC) বা ডাইথাইল কার্বোনেট (DEC) দ্রবীভূত করা, যেখানে এর গঠন দ্রাবক, গলনাঙ্ক, অস্তরক ধ্রুবক, সান্দ্রতা এবং লিথিয়াম লবণের সাথে সামঞ্জস্য ব্যাটারির অপারেটিং তাপমাত্রাকে মারাত্মকভাবে প্রভাবিত করবে। বর্তমানে, বাণিজ্যিক ইলেক্ট্রোলাইট -20 ℃ এবং নীচের নিম্ন তাপমাত্রার পরিবেশে প্রয়োগ করা হলে এটি শক্ত করা সহজ, নিম্ন অস্তরক ধ্রুবক লিথিয়াম লবণকে বিচ্ছিন্ন করা কঠিন করে তোলে এবং সান্দ্রতা ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের জন্য খুব বেশি এবং কম ভোল্টেজ প্ল্যাটফর্ম। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বিদ্যমান দ্রাবক অনুপাতকে অপ্টিমাইজ করে, যেমন ইলেক্ট্রোলাইট ফর্মুলেশন (EC:PC:EMC=1:2:7) অপ্টিমাইজ করে যাতে TiO2(B)/ গ্রাফিন নেগেটিভ ইলেক্ট্রোডে A থাকে, তা অপ্টিমাইজ করে কম-তাপমাত্রার পারফরম্যান্স করতে পারে। -20℃ এ ~240 mA h g-1 এর ক্ষমতা এবং 0.1 A g-1 বর্তমান ঘনত্ব। অথবা নতুন কম তাপমাত্রা ইলেক্ট্রোলাইট দ্রাবক বিকাশ. কম তাপমাত্রায় লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির দুর্বল কর্মক্ষমতা প্রধানত ইলেক্ট্রোড উপাদানে Li+ এম্বেড করার প্রক্রিয়া চলাকালীন Li+ এর ধীর দ্রবীভূতকরণের সাথে সম্পর্কিত। Li+ এবং দ্রাবক অণুর মধ্যে কম বাঁধাই শক্তি সহ পদার্থ, যেমন 1, 3-ডাইঅক্সোপেন্টাইলিন (DIOX), নির্বাচন করা যেতে পারে, এবং ন্যানোস্কেল লিথিয়াম টাইটানেট ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে ব্যাটারি পরীক্ষাকে একত্রিত করার জন্য ব্যবহৃত হয় যাতে এর হ্রাসকৃত প্রসারণ সহগকে ক্ষতিপূরণ দেওয়া হয়। অতি-নিম্ন তাপমাত্রায় ইলেক্ট্রোড উপাদান, যাতে ভাল কম-তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা অর্জন করা যায়।

(3) লিথিয়াম লবণ
বর্তমানে, বাণিজ্যিক LiPF6 আয়নের উচ্চ পরিবাহিতা, পরিবেশে উচ্চ আর্দ্রতার প্রয়োজনীয়তা, দুর্বল তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং জলের বিক্রিয়ায় এইচএফ-এর মতো খারাপ গ্যাসগুলি নিরাপত্তা বিপত্তি ঘটাতে সহজ। লিথিয়াম ডিফ্লুরোক্সালেট বোরেট (LiODFB) দ্বারা উত্পাদিত কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ফিল্ম যথেষ্ট স্থিতিশীল এবং কম তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা এবং উচ্চ হারের কর্মক্ষমতা রয়েছে। এর কারণ হল LiODFB-তে লিথিয়াম ডাইঅক্সালেট বোরেট (LiBOB) এবং LiBF4 উভয়েরই সুবিধা রয়েছে।

3. সারাংশ
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির নিম্ন তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা অনেক দিক যেমন ইলেক্ট্রোড উপকরণ এবং ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা প্রভাবিত হবে। ইলেক্ট্রোড সামগ্রী এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মতো একাধিক দৃষ্টিকোণ থেকে ব্যাপক উন্নতি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির প্রয়োগ এবং বিকাশকে উন্নীত করতে পারে এবং লিথিয়াম ব্যাটারির প্রয়োগের সম্ভাবনা ভাল, তবে প্রযুক্তিটিকে আরও গবেষণায় উন্নত এবং নিখুঁত করতে হবে।