Lityum-iyon pillerdeki gaz üretiminin temel nedeni, aslında pil içindeki bir dizi istenmeyen kimyasal ve elektrokimyasal yan reaksiyonun sonucudur. Bu reaksiyonlar pildeki aktif bileşenleri tüketir, iç yapının stabilitesini bozar ve gazlı ürünler üretir. Bu durum yalnızca pilin şişmesi, kapasitesinin azalması ve çevrim ömrünün kısalması gibi performans düşüşü sorunlarına yol açmakla kalmaz, aynı zamanda ciddi durumlarda pil sızıntısı, yangın ve hatta patlama gibi güvenlik tehlikelerine de neden olabilir. Lityum-iyon pillerin iç yapısına ve çalışma prensibine dayalı olarak, gaz üretimi temel olarak aşağıdaki beş temel durumdan kaynaklanır; her biri birbiriyle bağlantılıdır ve sıklıkla karşılıklı olarak gaz üretimi olgusunu tetikler ve şiddetlendirir.
İlk olarak elektrolit ayrışması
Lityum-iyon pil içinde iyon taşınması için temel ortam olan elektrolit, organik çözücülerden, lityum tuzlarından ve katkı maddelerinden oluşur. Kararlılığı pil güvenliğini doğrudan etkiler. Yüksek-sıcaklıktaki ortamlarda (60 derecenin üzerinde) veya uygunsuz voltaj kullanıldığında (aşırı şarj veya güvenli aralığı aşan şarj voltajı gibi), elektrolitteki organik çözücüler oksidasyon veya redüksiyon reaksiyonlarına girer ve ayrışarak orijinal moleküler yapıyı bozar. Bu işlem, başta karbondioksit (CO₂), karbon monoksit (CO), metan (CH₄) ve etilen (C₂H₄) olmak üzere çeşitli gazlar üretir. Bunlar arasında CO ve diğer gazlar zehirlidir ve güvenlik risklerini daha da artırır.
İkincisi, SEI filminin hasar görmesi ve yeniden inşa edilmesi var.
Negatif elektrot yüzeyindeki SEI (katı elektrolit arayüz) filmi, lityum pilin ilk şarjı ve deşarjı sırasında doğal olarak oluşan koruyucu bir filmdir. Elektrolitin negatif elektrot malzemesiyle doğrudan reaksiyona girmesini önleyerek pilin normal çalışmasını sağlar. Ancak pil aşırı şarja, aşırı-deşarja, yüksek sıcaklıklara veya şiddetli titreşime maruz kaldığında SEI filmi yırtılabilir. Bu sırada elektrolit, negatif elektrot malzemesiyle tekrar reaksiyona girerek hasarlı SEI filmini onarmaya çalışır. Bu tekrarlanan hasar ve onarım süreci sürekli olarak, çoğunlukla hidrojen (H₂), etilen (C₂H₄) ve etan (C₂H₆) dahil olmak üzere gazlar üretir. Zamanla bu, SEI filminin koruyucu işlevini kaybetmesine neden olabilir.
Üçüncüsü, aşırı nem içeriği var
Lityum-iyon pillerin dahili nem içeriği açısından son derece yüksek gereksinimleri vardır. Eser miktardaki su bile (ppm düzeyinde, yani milyonda bir parça) ciddi yan reaksiyonları tetikleyebilir. Nem, elektrolitteki çekirdek lityum tuzuyla (lityum hekzaflorofosfat LiPF₆ gibi) reaksiyona girerek yüksek derecede aşındırıcı hidroflorik asit (HF) üretir. HF yalnızca SEI filmine zarar vermekle kalmaz, aynı zamanda elektrolit ayrışması ve elektrot malzemesi korozyonu da dahil olmak üzere hidrojen (H₂), hidrojen florür (HF), karbon monoksit (CO) ve karbon dioksit (CO₂) gibi gazlar üreterek yan reaksiyonların zincirleme reaksiyonunu tetikler ve aynı anda dahili pil bileşenlerini aşındırır.
Dördüncüsü, katot malzemesiyle ilgili yan reaksiyonlar vardır.
Katot malzemesi, lityum-iyon pillerin, özellikle de nispeten zayıf yapısal stabiliteye sahip yüksek-nikel üçlü katot malzemelerinin enerji depolaması ve salınması için çok önemlidir. Aşırı şarj veya yüksek-sıcaklık koşulları altında, katot malzemesinin kristal yapısı çökerek oksijen açığa çıkarır. Bu oksijen elektrolitle şiddetli reaksiyona girer, elektrolit ayrışmasını daha da yoğunlaştırır ve başta oksijen (O₂) ve karbon dioksit (CO₂) olmak üzere büyük miktarlarda gaz üretir. Oksijen yanma reaksiyonlarını hızlandırarak akünün yangın riskini artırır.
Beşinci, anot malzemesinin yan reaksiyonları
Farklı anot malzemeleri farklı gaz üretim özellikleri sergiler. Silikon anotlar gibi daha yeni anot malzemeleri, şarj ve deşarj sırasında önemli hacim değişiklikleri yaşar (genleşme oranları %300'ü aşabilir). Bu tekrarlanan hacim genişlemesi ve daralması SEI filmine sürekli olarak zarar vererek devam eden yan reaksiyonlara ve sürekli gaz oluşumuna yol açar. Geleneksel grafit anotlar, aşırı-deşarj veya yüksek-sıcaklık koşulları altında elektrolitle reaksiyona girerek hidrojen (H₂), etilen (C₂H₄) ve etan (C₂H₆) gibi gazlar üreterek pil performansını ve güvenliğini etkiler.
Hakkımızda
Acey Akıllıhem yarı otomatik hem de tam otomatik lityum pil paketi montaj hatları için entegre tek elden çözümler sunmaya kendini adamıştır ve enerji depolama sistemleri (ESS), insansız hava araçları (UAV'ler), e-bisikletler, e-scooter'lar, elektrikli aletler ve iki/üç tekerlekli araçlar gibi uygulamalara hizmet eder. Ek olarak şirket, hücre sınıflandırma makineleri, akü sıralayıcıları, yalıtım kağıdı aplikatörleri, CCD inceleme sistemleri, manuel ve otomatik nokta kaynak makineleri, BMS test cihazları, kapsamlı akü test cihazları ve akü paketi test sistemleri dahil olmak üzere kapsamlı bir akü paketi montaj ekipmanı yelpazesi sunmaktadır.
