Materials for lithium-ion battery safety

അമൂർത്തമായ

ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ (എൽഐബി) ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഊർജ്ജ സംഭരണ സാങ്കേതികവിദ്യകളിലൊന്നായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.ബാറ്ററികളുടെ ഊർജ സാന്ദ്രത കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, അബദ്ധത്തിൽ ഊർജം പുറത്തുവിടുകയാണെങ്കിൽ ബാറ്ററി സുരക്ഷ കൂടുതൽ നിർണായകമാകും.LIB-കളുടെ തീപിടുത്തങ്ങളും സ്ഫോടനങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അപകടങ്ങൾ ലോകമെമ്പാടും പതിവായി സംഭവിക്കുന്നു.ചിലത് മനുഷ്യന്റെ ജീവനും ആരോഗ്യത്തിനും ഗുരുതരമായ ഭീഷണികൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും നിർമ്മാതാക്കൾ നിരവധി ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ തിരിച്ചുവിളിക്കുകയും ചെയ്തു.ബാറ്ററികൾക്ക് സുരക്ഷ ഒരു മുൻവ്യവസ്ഥയാണെന്ന ഓർമ്മപ്പെടുത്തലുകളാണ് ഈ സംഭവങ്ങൾ, ഭാവിയിൽ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ബാറ്ററി സംവിധാനങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ഗുരുതരമായ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കേണ്ടതുണ്ട്.LIB സുരക്ഷാ പ്രശ്‌നങ്ങളുടെ ഉത്ഭവത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനകാര്യങ്ങൾ സംഗ്രഹിക്കുന്നതിനും LIB സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള മെറ്റീരിയലുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയിലെ സമീപകാല പ്രധാന പുരോഗതി ഹൈലൈറ്റ് ചെയ്യുന്നതിനും ഈ അവലോകനം ലക്ഷ്യമിടുന്നു.ഈ അവലോകനം ബാറ്ററി സുരക്ഷയിൽ കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് പ്രചോദനമാകുമെന്ന് ഞങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുള്ള ഉയർന്നുവരുന്ന LIB-കൾക്ക്.

ലിബ് സുരക്ഷാ പ്രശ്‌നങ്ങളുടെ ഉത്ഭവം

LIB-കൾക്കുള്ളിലെ ഓർഗാനിക് ലിക്വിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ആന്തരികമായി ജ്വലിക്കുന്നതാണ്.ഒരു LIB സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഏറ്റവും വിനാശകരമായ പരാജയങ്ങളിലൊന്നാണ് കാസ്കേഡിംഗ് തെർമൽ റൺ എവേ ഇവന്റ്, ഇത് ബാറ്ററി സുരക്ഷാ ആശങ്കകളുടെ പ്രധാന കാരണമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.പൊതുവേ, ഒരു എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണം നിയന്ത്രണാതീതമാകുമ്പോൾ തെർമൽ റൺവേ സംഭവിക്കുന്നു.ബാറ്ററിയുടെ താപനില ~80°C-ന് മുകളിൽ ഉയരുമ്പോൾ, ബാറ്ററികൾക്കുള്ളിലെ എക്സോതെർമിക് രാസപ്രവർത്തന നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുകയും സെല്ലിനെ കൂടുതൽ ചൂടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഒരു നല്ല പ്രതികരണ ചക്രത്തിന് കാരണമാകുന്നു.തുടർച്ചയായി ഉയരുന്ന താപനില തീപിടുത്തങ്ങൾക്കും സ്ഫോടനങ്ങൾക്കും കാരണമായേക്കാം, പ്രത്യേകിച്ച് വലിയ ബാറ്ററി പായ്ക്കുകൾക്ക്.അതിനാൽ, തെർമൽ റൺവേയുടെ കാരണങ്ങളും പ്രക്രിയകളും മനസ്സിലാക്കുന്നത്, LIB-കളുടെ സുരക്ഷയും വിശ്വാസ്യതയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഫങ്ഷണൽ മെറ്റീരിയലുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയെ നയിക്കും.സംഗ്രഹിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, താപ റൺവേ പ്രക്രിയയെ മൂന്ന് ഘട്ടങ്ങളായി തിരിക്കാംചിത്രം 1.

ചിത്രം 1 താപ റൺവേ പ്രക്രിയയ്ക്കുള്ള മൂന്ന് ഘട്ടങ്ങൾ.

ഘട്ടം 1: അമിത ചൂടാക്കലിന്റെ ആരംഭം.ബാറ്ററികൾ സാധാരണ അവസ്ഥയിൽ നിന്ന് അസാധാരണമായ അവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുന്നു, ആന്തരിക താപനില വർദ്ധിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു.ഘട്ടം 2: താപ ശേഖരണവും വാതക പ്രകാശന പ്രക്രിയയും.ആന്തരിക ഊഷ്മാവ് പെട്ടെന്ന് ഉയരുന്നു, ബാറ്ററി എക്സോതെർമൽ പ്രതികരണങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകുന്നു.ഘട്ടം 3: ജ്വലനവും സ്ഫോടനവും.ജ്വലിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് ജ്വലിക്കുന്നു, ഇത് തീപിടുത്തത്തിലേക്കും സ്‌ഫോടനത്തിലേക്കും നയിക്കുന്നു.

അമിത ചൂടാക്കലിന്റെ ആരംഭം (ഘട്ടം 1)

ബാറ്ററി സിസ്റ്റത്തിന്റെ അമിത ചൂടിൽ നിന്നാണ് തെർമൽ റൺവേ ആരംഭിക്കുന്നത്.രൂപകല്പന ചെയ്ത വോൾട്ടേജിനപ്പുറം ബാറ്ററി ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നതിന്റെ ഫലമായി (ഓവർ ചാർജ്ജിംഗ്), അമിത ഊഷ്മാവിൽ എക്സ്പോഷർ ചെയ്യുന്നതിന്റെ ഫലമായി, തെറ്റായ വയറിംഗ് കാരണം ബാഹ്യ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടുകൾ, അല്ലെങ്കിൽ സെൽ വൈകല്യങ്ങൾ മൂലമുള്ള ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടുകൾ എന്നിവയുടെ ഫലമായി പ്രാരംഭ അമിത ചൂടാക്കൽ സംഭവിക്കാം.അവയിൽ, ആന്തരിക ഷോർട്ടിംഗാണ് തെർമൽ റൺവേയുടെ പ്രധാന കാരണം, ഇത് നിയന്ത്രിക്കാൻ താരതമ്യേന ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.ബാഹ്യ ലോഹ അവശിഷ്ടങ്ങൾ തുളച്ചുകയറുന്നത് പോലുള്ള സെൽ ക്രഷ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ ആന്തരിക ഷോർട്ട് സംഭവിക്കാം;വാഹനമിടിച്ച് അപകടം;ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റ് രൂപീകരണം ഉയർന്ന കറന്റ് ഡെൻസിറ്റി ചാർജിംഗിൽ, ഓവർചാർജിംഗ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ അല്ലെങ്കിൽ താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ;ബാറ്ററി അസംബ്ലി സമയത്ത് ഉണ്ടാക്കിയ വികലമായ സെപ്പറേറ്ററുകൾ, ചിലത്.ഉദാഹരണത്തിന്, 2013 ഒക്‌ടോബർ ആദ്യം, സിയാറ്റിലിനടുത്തുള്ള ഒരു ടെസ്‌ല കാർ, ഷീൽഡിലും ബാറ്ററി പാക്കിലും തുളച്ചുകയറുന്ന ലോഹ അവശിഷ്ടങ്ങളിൽ ഇടിച്ചു.അവശിഷ്ടങ്ങൾ പോളിമർ സെപ്പറേറ്ററുകളിലേക്ക് തുളച്ചുകയറുകയും കാഥോഡും ആനോഡും നേരിട്ട് ബന്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു, ഇത് ബാറ്ററി ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടിലേക്കും തീപിടിക്കാനും കാരണമായി;2016-ൽ, സാംസങ് നോട്ട് 7-ന്റെ ബാറ്ററി തീപിടിത്തത്തിന് കാരണം പുറത്തെ മർദ്ദം അല്ലെങ്കിൽ പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിലെ വെൽഡിംഗ് ബർറുകൾ എന്നിവയാൽ എളുപ്പത്തിൽ കേടുപാടുകൾ സംഭവിച്ച അൾട്രാത്തിൻ സെപ്പറേറ്ററാണ്, ഇത് ബാറ്ററി ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടിലേക്ക് നയിച്ചു.

ഘട്ടം 1-ൽ, ബാറ്ററി പ്രവർത്തനം സാധാരണ അവസ്ഥയിൽ നിന്ന് അസാധാരണമായ അവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുന്നു, മുകളിൽ പറഞ്ഞിരിക്കുന്ന എല്ലാ പ്രശ്നങ്ങളും ബാറ്ററി അമിതമായി ചൂടാകുന്നതിന് കാരണമാകും.ആന്തരിക താപനില വർദ്ധിക്കാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ, ഘട്ടം 1 അവസാനിക്കുകയും ഘട്ടം 2 ആരംഭിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

താപ ശേഖരണവും വാതക പ്രകാശന പ്രക്രിയയും (ഘട്ടം 2)

ഘട്ടം 2 ആരംഭിക്കുമ്പോൾ, ആന്തരിക താപനില പെട്ടെന്ന് ഉയരുകയും ബാറ്ററി ഇനിപ്പറയുന്ന പ്രതികരണങ്ങൾക്ക് വിധേയമാവുകയും ചെയ്യുന്നു (ഈ പ്രതികരണങ്ങൾ കൃത്യമായ ക്രമത്തിൽ സംഭവിക്കുന്നില്ല; അവയിൽ ചിലത് ഒരേസമയം സംഭവിക്കാം):

(1) സോളിഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസ് (SEI) അമിത ചൂടാക്കൽ മൂലമോ ശാരീരിക നുഴഞ്ഞുകയറ്റം മൂലമോ ഉള്ള വിഘടനം.SEI ലെയറിൽ പ്രധാനമായും സ്ഥിരതയുള്ളതും (Lif, Li2CO3 പോലുള്ളവ) മെറ്റാസ്റ്റബിളും [പോളിമറുകൾ, ROCO2Li, (CH2OCO2Li)2, ROLi] ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, മെറ്റാസ്റ്റബിൾ ഘടകങ്ങൾക്ക് 90 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ബാഹ്യതാപപരമായി വിഘടിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, കത്തുന്ന വാതകങ്ങളും ഓക്സിജനും പുറത്തുവിടുന്നു.ഉദാഹരണമായി (CH2OCO2Li)2 എടുക്കുക

(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+C2H4+CO2+0.5O2

(2) SEI യുടെ വിഘടനത്തോടെ, താപനില ഉയരുന്നു, കൂടാതെ ആനോഡിലെ ലിഥിയം ലോഹം അല്ലെങ്കിൽ ഇന്റർകലേറ്റഡ് ലിഥിയം ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ ഓർഗാനിക് ലായകങ്ങളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുകയും കത്തുന്ന ഹൈഡ്രോകാർബൺ വാതകങ്ങൾ (ഈഥെയ്ൻ, മീഥെയ്ൻ, മറ്റുള്ളവ) പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യും.ഇത് താപനിലയെ കൂടുതൽ ഉയർത്തുന്ന ഒരു എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണമാണ്.

(3) എപ്പോൾT> ~130°C, പോളിയെത്തിലീൻ (PE)/പോളിപ്രൊഫൈലിൻ (PP) സെപ്പറേറ്റർ ഉരുകാൻ തുടങ്ങുന്നു, ഇത് സ്ഥിതി കൂടുതൽ വഷളാക്കുകയും കാഥോഡിനും ആനോഡിനും ഇടയിൽ ഒരു ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

(4) ഒടുവിൽ, ചൂട് ലിഥിയം മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് കാഥോഡ് പദാർത്ഥത്തിന്റെ വിഘടനത്തിന് കാരണമാകുകയും ഓക്സിജൻ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു.LiCoO2 ഒരു ഉദാഹരണമായി എടുക്കുക, ഇത് ~180°C മുതൽ താഴെ പറയുന്ന രീതിയിൽ വിഘടിപ്പിക്കാം

കാഥോഡിന്റെ തകർച്ചയും ഉയർന്ന താപവൈദ്യുതമാണ്, താപനിലയും മർദ്ദവും കൂടുതൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും അതിന്റെ ഫലമായി പ്രതികരണങ്ങൾ കൂടുതൽ വേഗത്തിലാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

രണ്ടാം ഘട്ടത്തിൽ, താപനില വർദ്ധിക്കുകയും ബാറ്ററികൾക്കുള്ളിൽ ഓക്സിജൻ അടിഞ്ഞുകൂടുകയും ചെയ്യുന്നു.ബാറ്ററി ജ്വലനത്തിന് ആവശ്യമായ ഓക്സിജനും താപവും അടിഞ്ഞുകൂടിയ ഉടൻ തന്നെ താപ റൺവേ പ്രക്രിയ ഘട്ടം 2 മുതൽ ഘട്ടം 3 വരെ നീളുന്നു.

ജ്വലനവും സ്ഫോടനവും (ഘട്ടം 3)

ഘട്ടം 3 ൽ, ജ്വലനം ആരംഭിക്കുന്നു.LIB-കളുടെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾ ഓർഗാനിക് ആണ്, അവ ചാക്രികവും രേഖീയവുമായ ആൽക്കൈൽ കാർബണേറ്റുകളുടെ സാർവത്രിക സംയോജനമാണ്.അവയ്ക്ക് ഉയർന്ന ചാഞ്ചാട്ടമുണ്ട്, കൂടാതെ ആന്തരികമായി വളരെ കത്തുന്നവയുമാണ്.ജനപ്രിയമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന കാർബണേറ്റ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് [എഥിലീൻ കാർബണേറ്റ് (ഇസി) + ഡൈമെഥൈൽ കാർബണേറ്റ് (ഡിഎംസി) (ഭാരമനുസരിച്ച് 1:1)] ഒരു ഉദാഹരണമായി എടുത്താൽ, ഇത് ഊഷ്മാവിൽ 4.8 kPa നീരാവി മർദ്ദവും വളരെ താഴ്ന്ന ഫ്ലാഷ് പോയിന്റും കാണിക്കുന്നു. 1.013 ബാർ വായു മർദ്ദത്തിൽ 25° ± 1°C.2-ാം ഘട്ടത്തിൽ പുറത്തുവിടുന്ന ഓക്സിജനും താപവും ജ്വലിക്കുന്ന ഓർഗാനിക് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ജ്വലനത്തിന് ആവശ്യമായ വ്യവസ്ഥകൾ നൽകുന്നു, അതുവഴി തീയോ സ്ഫോടനമോ അപകടമുണ്ടാക്കുന്നു.

2-ഉം 3-ഉം ഘട്ടങ്ങളിൽ, എക്സോതെർമിക് പ്രതികരണങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നത് അഡിയാബാറ്റിക് അവസ്ഥയിലാണ്.അങ്ങനെ, ആക്സിലറേറ്റഡ് റേറ്റ് കലോറിമെട്രി (ARC) എന്നത് LIB-കൾക്കുള്ളിലെ പരിസ്ഥിതിയെ അനുകരിക്കുന്ന ഒരു വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു സാങ്കേതികതയാണ്, ഇത് തെർമൽ റൺഅവേ റിയാക്ഷൻ ചലനാത്മകതയെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ഗ്രാഹ്യത്തെ സുഗമമാക്കുന്നു.ചിത്രം 2തെർമൽ ദുരുപയോഗ പരിശോധനയിൽ രേഖപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന ഒരു LIB-യുടെ ഒരു സാധാരണ ARC വക്രം കാണിക്കുന്നു.ഘട്ടം 2-ൽ താപനില വർദ്ധനവ് അനുകരിക്കുന്നു, താപത്തിന്റെ ബാഹ്യ സ്രോതസ്സ് ബാറ്ററി താപനിലയെ ആരംഭ താപനിലയിലേക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.ഈ താപനിലയ്ക്ക് മുകളിൽ, SEI വിഘടിക്കുന്നു, ഇത് കൂടുതൽ എക്സോതെർമിക് രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് കാരണമാകും.ഒടുവിൽ, സെപ്പറേറ്റർ ഉരുകും.സ്വയം ചൂടാക്കൽ നിരക്ക് പിന്നീട് വർദ്ധിക്കും, ഇത് തെർമൽ റൺവേയിലേക്കും (സ്വയം ചൂടാക്കൽ നിരക്ക് >10°C/മിനിറ്റ് ആയിരിക്കുമ്പോൾ) ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ജ്വലനത്തിലേക്കും (ഘട്ടം 3) നയിക്കും.

മെസോകാർബൺ മൈക്രോബീഡ് ഗ്രാഫൈറ്റാണ് ആനോഡ്.കാഥോഡ് LiNi0.8Co0.05Al0.05O2 ആണ്.EC/PC/DMC-യിൽ ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് 1.2 M LiPF6 ആണ്.ഒരു സെൽഗാർഡ് 2325 ട്രൈലെയർ സെപ്പറേറ്റർ ഉപയോഗിച്ചു.ഇലക്‌ട്രോകെമിക്കൽ സൊസൈറ്റിയുടെ അനുമതിയോടെ അഡാപ്റ്റഡ്.

മുകളിൽ വിവരിച്ച പ്രതികരണങ്ങൾ തന്നിരിക്കുന്ന ക്രമത്തിൽ ഒന്നിനുപുറകെ ഒന്നായി കർശനമായി സംഭവിക്കുന്നില്ല എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്.അവ സങ്കീർണ്ണവും വ്യവസ്ഥാപിതവുമായ പ്രശ്നങ്ങളാണ്.

മെച്ചപ്പെട്ട ബാറ്ററി സുരക്ഷയുള്ള മെറ്റീരിയലുകൾ

ബാറ്ററി തെർമൽ റൺവേയെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ബാറ്ററി ഘടകങ്ങളുടെ യുക്തിസഹമായ രൂപകൽപ്പനയിലൂടെ സുരക്ഷാ അപകടങ്ങൾ കുറയ്ക്കുക എന്ന ലക്ഷ്യത്തോടെ, നിരവധി സമീപനങ്ങൾ പഠിക്കുന്നു.തുടർന്നുള്ള വിഭാഗങ്ങളിൽ, ബാറ്ററി സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും വ്യത്യസ്ത തെർമൽ റൺഅവേ ഘട്ടങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുമുള്ള വ്യത്യസ്ത മെറ്റീരിയൽ സമീപനങ്ങളെ ഞങ്ങൾ സംഗ്രഹിക്കുന്നു.

ഘട്ടം 1 ലെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് (അമിത ചൂടാക്കലിന്റെ ആരംഭം)

വിശ്വസനീയമായ ആനോഡ് മെറ്റീരിയലുകൾ.എൽഐബിയുടെ ആനോഡിലെ ലി ഡെൻഡ്രൈറ്റ് രൂപീകരണം തെർമൽ റൺവേയുടെ ആദ്യ ഘട്ടം ആരംഭിക്കുന്നു.വാണിജ്യ എൽഐബികളുടെ ആനോഡുകളിൽ (ഉദാഹരണത്തിന്, കാർബണേഷ്യസ് ആനോഡുകൾ) ഈ പ്രശ്നം ലഘൂകരിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, ലി ഡെൻഡ്രൈറ്റ് രൂപീകരണം പൂർണ്ണമായും തടഞ്ഞിട്ടില്ല.ഉദാഹരണത്തിന്, വാണിജ്യ LIB-കളിൽ, ആനോഡുകളും കാഥോഡുകളും നന്നായി ജോടിയാക്കിയിട്ടില്ലെങ്കിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഇലക്ട്രോഡ് അരികുകളിൽ ഡെൻഡ്രൈറ്റ് നിക്ഷേപം കൂടുതലായി സംഭവിക്കുന്നു.കൂടാതെ, LIB-കളുടെ അനുചിതമായ പ്രവർത്തന സാഹചര്യങ്ങൾ ഡെൻഡ്രൈറ്റ് വളർച്ചയ്‌ക്കൊപ്പം ലീ ലോഹ നിക്ഷേപത്തിനും കാരണമാകും.ബാറ്ററി ചാർജ്ജ് ചെയ്താൽ ഡെൻഡ്രൈറ്റ് എളുപ്പത്തിൽ രൂപപ്പെടുമെന്ന് എല്ലാവർക്കും അറിയാം (i) ഉയർന്ന വൈദ്യുത സാന്ദ്രതയിൽ ലി ലോഹത്തിന്റെ നിക്ഷേപം ബൾക്ക് ഗ്രാഫൈറ്റിലെ Li അയോണുകളുടെ വ്യാപനത്തേക്കാൾ വേഗത്തിലായിരിക്കും;(ii) ഗ്രാഫൈറ്റ് അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ അമിത ചാർജിംഗ് വ്യവസ്ഥകളിൽ;കൂടാതെ (iii) ലിക്വിഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിന്റെ വർദ്ധിച്ച വിസ്കോസിറ്റിയും വർദ്ധിച്ച ലി-അയോൺ ഡിഫ്യൂഷൻ റെസിസ്റ്റൻസും കാരണം കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ [ഉദാഹരണത്തിന്, സബ് ആംബിയന്റ് താപനില (~0°C)].

മെറ്റീരിയൽ പ്രോപ്പർട്ടികളുടെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, ആനോഡിലെ ലി ഡെൻഡ്രൈറ്റ് വളർച്ചയുടെ ആരംഭം നിർണ്ണയിക്കുന്ന റൂട്ട് ഉത്ഭവം അസ്ഥിരവും ഏകീകൃതമല്ലാത്തതുമായ SEI ആണ്, ഇത് അസമമായ പ്രാദേശിക കറന്റ് വിതരണത്തിന് കാരണമാകുന്നു.ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് ഘടകങ്ങൾ, പ്രത്യേകിച്ച് അഡിറ്റീവുകൾ, SEI ഏകീകൃതത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും ലി ഡെൻഡ്രൈറ്റ് രൂപീകരണം ഇല്ലാതാക്കുന്നതിനുമായി അന്വേഷിച്ചു.സാധാരണ അഡിറ്റീവുകളിൽ അജൈവ സംയുക്തങ്ങളും [ഉദാഹരണത്തിന്, CO2, LiI, മുതലായവ] വിനൈലീൻ കാർബണേറ്റ്, മാലിമൈഡ് അഡിറ്റീവുകൾ പോലുള്ള അപൂരിത കാർബൺ ബോണ്ടുകൾ അടങ്ങിയ ഓർഗാനിക് സംയുക്തങ്ങളും ഉൾപ്പെടുന്നു;ബ്യൂട്ടിറോലാക്ടോൺ, എഥിലീൻ സൾഫൈറ്റ്, അവയുടെ ഡെറിവേറ്റീവുകൾ തുടങ്ങിയ അസ്ഥിര ചാക്രിക തന്മാത്രകൾ;ഫ്ലൂറോഎത്തിലീൻ കാർബണേറ്റ് പോലുള്ള ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് സംയുക്തങ്ങളും.ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ഭാഗങ്ങളിൽ പോലും, ഈ തന്മാത്രകൾക്ക് SEI രൂപഘടന മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും, അങ്ങനെ ലി-അയോൺ ഫ്ലക്‌സിനെ ഏകീകരിക്കുകയും ലി ഡെൻഡ്രൈറ്റ് രൂപപ്പെടാനുള്ള സാധ്യത ഇല്ലാതാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

മൊത്തത്തിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് അല്ലെങ്കിൽ കാർബണേഷ്യസ് ആനോഡുകളിലും അടുത്ത തലമുറ ആനോഡുകൾ അടങ്ങിയ സിലിക്കൺ/SiO യിലും Li dendrite വെല്ലുവിളികൾ ഇപ്പോഴും നിലവിലുണ്ട്.ലി ഡെൻഡ്രൈറ്റ് വളർച്ചയുടെ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുക എന്നത് സമീപഭാവിയിൽ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുള്ള ലി-അയൺ രസതന്ത്രങ്ങളുടെ പൊരുത്തപ്പെടുത്തലിന് നിർണായകമായ ഒരു വെല്ലുവിളിയാണ്.ലീ ഡിപ്പോസിഷൻ സമയത്ത് ലി-അയൺ ഫ്ലക്‌സിനെ ഏകീകരിക്കുന്നതിലൂടെ ശുദ്ധമായ ലി മെറ്റൽ ആനോഡുകളിലെ ലി ഡെൻഡ്രൈറ്റ് രൂപീകരണത്തിന്റെ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നതിന് ഈയിടെ ഗണ്യമായ ശ്രമങ്ങൾ നടന്നിട്ടുണ്ട് എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്.ഉദാഹരണത്തിന്, പ്രൊട്ടക്റ്റീവ് ലെയർ കോട്ടിംഗ്, ആർട്ടിഫിഷ്യൽ SEI എഞ്ചിനീയറിംഗ് മുതലായവ. ഈ വശത്ത്, LIB-കളിലെ കാർബണേഷ്യസ് ആനോഡുകളിലെ പ്രശ്‌നം എങ്ങനെ കൈകാര്യം ചെയ്യാം എന്നതിനെക്കുറിച്ച് ചില രീതികൾ വെളിച്ചം വീശും.

മൾട്ടിഫങ്ഷണൽ ലിക്വിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളും സെപ്പറേറ്ററുകളും.ഉയർന്ന ഊർജ്ജ കാഥോഡും ആനോഡും ഭൗതികമായി വേർതിരിക്കുന്നതിൽ ലിക്വിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റും സെപ്പറേറ്ററും പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.അങ്ങനെ, നന്നായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത മൾട്ടിഫങ്ഷണൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾക്കും സെപ്പറേറ്ററുകൾക്കും ബാറ്ററി തെർമൽ റൺവേയുടെ (ഘട്ടം 1) പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ ബാറ്ററികളെ ഗണ്യമായി സംരക്ഷിക്കാൻ കഴിയും.

മെക്കാനിക്കൽ ക്രഷിംഗിൽ നിന്ന് ബാറ്ററികളെ സംരക്ഷിക്കാൻ, കാർബണേറ്റ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് (EC/DMC-ൽ 1 M LiFP6) ഫ്യൂംഡ് സിലിക്ക ലളിതമായി ചേർക്കുന്നതിലൂടെ ഒരു ഷിയർ കട്ടിയുള്ള ലിക്വിഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് ലഭിക്കും.മെക്കാനിക്കൽ മർദ്ദത്തിലോ ആഘാതത്തിലോ, ദ്രാവകം വിസ്കോസിറ്റി വർദ്ധിക്കുന്നതിനൊപ്പം ഒരു ഷിയർ കട്ടിയാക്കൽ പ്രഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, അതിനാൽ ആഘാത ഊർജ്ജം വിനിയോഗിക്കുകയും തകർക്കുന്നതിനുള്ള സഹിഷ്ണുത പ്രകടിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 3A)

ചിത്രം 3 ഘട്ടം 1 ലെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള തന്ത്രങ്ങൾ.

(എ) ഷിയർ കട്ടിയാക്കൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ്.മുകളിൽ: സാധാരണ ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിന്, മെക്കാനിക്കൽ ആഘാതം ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക ഷോർട്ടിംഗിന് ഇടയാക്കും, ഇത് തീപിടുത്തങ്ങൾക്കും സ്ഫോടനങ്ങൾക്കും കാരണമാകും.താഴെ: മർദ്ദത്തിലോ ആഘാതത്തിലോ കത്രിക കട്ടിയാക്കൽ ഫലമുള്ള നോവൽ സ്മാർട്ട് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് തകർക്കുന്നതിനോട് മികച്ച സഹിഷ്ണുത പ്രകടമാക്കുന്നു, ഇത് ബാറ്ററികളുടെ മെക്കാനിക്കൽ സുരക്ഷയെ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തും.(ബി) ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ നേരത്തേ കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിനുള്ള ദ്വിതീയ സെപ്പറേറ്ററുകൾ.ഒരു പരമ്പരാഗത ലിഥിയം ബാറ്ററിയിലെ ഡെൻഡ്രൈറ്റ് രൂപീകരണം, ഒരു ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കാരണം ബാറ്ററി പരാജയപ്പെടുമ്പോൾ മാത്രമേ ഒരു ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റ് സെപ്പറേറ്ററിന്റെ പൂർണ്ണമായ നുഴഞ്ഞുകയറ്റം കണ്ടെത്തുകയുള്ളൂ.താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ബൈഫങ്ഷണൽ സെപ്പറേറ്ററുള്ള ഒരു ലിഥിയം ബാറ്ററി (രണ്ട് പരമ്പരാഗത സെപ്പറേറ്ററുകൾക്കിടയിൽ സാൻഡ്‌വിച്ച് ചെയ്ത ഒരു ചാലക പാളി ഉൾക്കൊള്ളുന്നു), അവിടെ പടർന്ന് പിടിച്ച ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റ് സെപ്പറേറ്ററിലേക്ക് തുളച്ചുകയറുകയും ചാലക ചെമ്പ് പാളിയുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.VCu−Li, ഇത് ഒരു ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് മൂലം വരാനിരിക്കുന്ന പരാജയത്തിന്റെ മുന്നറിയിപ്പായി വർത്തിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, മുഴുവൻ ബാറ്ററിയും പൂജ്യമല്ലാത്ത സാധ്യതകളോടെ സുരക്ഷിതമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.(A) ഉം (B) ഉം സ്പ്രിംഗർ നേച്ചറിന്റെ അനുമതിയോടെ പൊരുത്തപ്പെടുത്തുകയോ പുനർനിർമ്മിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നു.(സി) അപകടകരമായ ലി ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ ഉപയോഗിക്കാനും ബാറ്ററി ലൈഫ് വർദ്ധിപ്പിക്കാനും ട്രൈലെയർ സെപ്പറേറ്റർ.ഇടത്: ലിഥിയം ആനോഡുകൾക്ക് എളുപ്പത്തിൽ ഡെൻഡ്രിറ്റിക് നിക്ഷേപം ഉണ്ടാക്കാൻ കഴിയും, അത് ക്രമേണ വലുതായി വളരുകയും നിഷ്ക്രിയ പോളിമർ സെപ്പറേറ്ററിലേക്ക് തുളച്ചുകയറുകയും ചെയ്യും.ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ ഒടുവിൽ കാഥോഡും ആനോഡും ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ബാറ്ററി ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് സംഭവിക്കുകയും പരാജയപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.വലത്: വാണിജ്യ പോളിമർ സെപ്പറേറ്ററുകളുടെ രണ്ട് പാളികളാൽ സിലിക്ക നാനോപാർട്ടിക്കിളുകളുടെ ഒരു പാളി സാൻഡ്‌വിച്ച് ചെയ്‌തു.അതിനാൽ, ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ വളരുകയും സെപ്പറേറ്ററിലേക്ക് തുളച്ചുകയറുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, അവ സാൻഡ്‌വിച്ച് പാളിയിലെ സിലിക്ക നാനോകണങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെടുകയും ഇലക്ട്രോകെമിക്കലി ഉപഭോഗം ചെയ്യുകയും ചെയ്യും.(D) സിലിക്ക നാനോപാർട്ടിക്കിൾ സാൻഡ്‌വിച്ച് സെപ്പറേറ്ററിന്റെ ഇലക്‌ട്രോൺ മൈക്രോസ്‌കോപ്പി (SEM) ഇമേജ് സ്‌കാൻ ചെയ്യുന്നു.(ഇ) സാധാരണ വോൾട്ടേജും ലി/ലി ബാറ്ററിയുടെ ടൈം പ്രൊഫൈലും പരമ്പരാഗത സെപ്പറേറ്ററും (റെഡ് കർവ്) സിലിക്ക നാനോപാർട്ടിക്കിൾ സാൻഡ്‌വിച്ച്ഡ് ട്രൈലെയർ സെപ്പറേറ്ററും (ബ്ലാക്ക് കർവ്) സമാന വ്യവസ്ഥകളിൽ പരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.(സി), (ഡി), (ഇ) എന്നിവ ജോൺ വൈലി ആൻഡ് സൺസിന്റെ അനുമതിയോടെ പുനർനിർമ്മിക്കുന്നു.(എഫ്) റെഡോക്സ് ഷട്ടിൽ അഡിറ്റീവുകളുടെ മെക്കാനിസങ്ങളുടെ സ്കീമാറ്റിക് ചിത്രീകരണം.അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്ത കാഥോഡ് പ്രതലത്തിൽ, റെഡോക്‌സ് അഡിറ്റീവ് [O] രൂപത്തിലേക്ക് ഓക്‌സിഡൈസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അത് പിന്നീട് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിലൂടെ വ്യാപിച്ച് ആനോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അവസ്ഥയിലേക്ക് [R] കുറയും.ഓക്‌സിഡേഷൻ-ഡിഫ്യൂഷൻ-റിഡക്ഷൻ-ഡിഫ്യൂഷൻ എന്നിവയുടെ ഇലക്‌ട്രോകെമിക്കൽ സൈക്കിൾ അനിശ്ചിതമായി നിലനിർത്താൻ കഴിയും, അതിനാൽ അപകടകരമായ അമിത ചാർജിംഗിൽ നിന്ന് കാഥോഡ് സാധ്യതകളെ പൂട്ടുന്നു.(ജി) റെഡോക്സ് ഷട്ടിൽ അഡിറ്റീവുകളുടെ സാധാരണ രാസഘടനകൾ.(H) ഉയർന്ന പൊട്ടൻഷ്യലിൽ ഇലക്ട്രോകെമിക്കലി പോളിമറൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന ഷട്ട്ഡൗൺ ഓവർചാർജ് അഡിറ്റീവുകളുടെ മെക്കാനിസം.(I) ഷട്ട്ഡൗൺ ഓവർചാർജ് അഡിറ്റീവുകളുടെ സാധാരണ രാസഘടനകൾ.അഡിറ്റീവുകളുടെ പ്രവർത്തന സാധ്യതകൾ ഓരോ തന്മാത്രാ ഘടനയിലും (G), (H), (I) എന്നിവയിൽ പട്ടികപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു.

സെപ്പറേറ്ററുകൾക്ക് കാഥോഡും ആനോഡും ഇലക്‌ട്രോണിക് രീതിയിൽ ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്യാനും ബാറ്ററിയുടെ ആരോഗ്യസ്ഥിതി നിരീക്ഷിക്കുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കാനും കഴിയും. കഴിഞ്ഞ ഘട്ടം 1 കഴിഞ്ഞുള്ള കൂടുതൽ തകർച്ച തടയാൻ. ഉദാഹരണത്തിന്, പോളിമർ-മെറ്റൽ-പോളിമർ ട്രൈലെയർ കോൺഫിഗറേഷനുള്ള ഒരു "ബൈഫങ്ഷണൽ സെപ്പറേറ്റർ" (ചിത്രം 3B) ഒരു പുതിയ വോൾട്ടേജ് സെൻസിംഗ് ഫംഗ്ഷൻ നൽകാൻ കഴിയും.ഒരു ഡെൻഡ്രൈറ്റ് വളർന്ന് ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ലെയറിലെത്തുമ്പോൾ, അത് ലോഹ പാളിയെയും ആനോഡിനെയും ബന്ധിപ്പിക്കും, അങ്ങനെ അവയ്ക്കിടയിൽ പെട്ടെന്ന് വോൾട്ടേജ് ഡ്രോപ്പ് ഒരു ഔട്ട്പുട്ടായി ഉടനടി കണ്ടെത്താനാകും.

കണ്ടെത്തലിനു പുറമേ, അപകടകരമായ ലി ഡെൻഡ്രൈറ്റുകളെ വിനിയോഗിക്കാനും സെപ്പറേറ്ററിലേക്ക് തുളച്ചുകയറിയ ശേഷം അവയുടെ വളർച്ച മന്ദഗതിയിലാക്കാനും ഒരു ട്രൈലെയർ സെപ്പറേറ്റർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടുണ്ട്.വാണിജ്യ പോളിയോലിഫിൻ സെപ്പറേറ്ററുകളുടെ രണ്ട് പാളികളാൽ സാൻഡ്‌വിച്ച് ചെയ്‌ത സിലിക്ക നാനോപാർട്ടിക്കിളുകളുടെ ഒരു പാളി (ചിത്രം 3, C, D), നുഴഞ്ഞുകയറുന്ന ഏത് അപകടകരമായ ലി ഡെൻഡ്രൈറ്റുകളും ഉപയോഗിക്കാനാകും, അങ്ങനെ ബാറ്ററി സുരക്ഷ കാര്യക്ഷമമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.പരമ്പരാഗത സെപ്പറേറ്ററുകൾ ഉള്ളതിനെ അപേക്ഷിച്ച് സംരക്ഷിത ബാറ്ററിയുടെ ആയുസ്സ് ഏകദേശം അഞ്ചിരട്ടിയായി വർദ്ധിച്ചു (ചിത്രം 3E).

അമിത ചാർജിംഗ് പരിരക്ഷ.രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത വോൾട്ടേജിനപ്പുറം ബാറ്ററി ചാർജ് ചെയ്യുന്നതായി ഓവർചാർജ്ജിംഗ് നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു.ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട കറന്റ് സാന്ദ്രത, ആക്രമണാത്മക ചാർജിംഗ് പ്രൊഫൈലുകൾ മുതലായവ കാരണം ഓവർ ചാർജ്ജിംഗ് ട്രിഗർ ചെയ്യപ്പെടാം, ഇത് (i) ബാറ്ററിയുടെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനത്തെയും സുരക്ഷയെയും സാരമായി ബാധിക്കുന്ന ആനോഡിൽ ലി മെറ്റൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നത് ഉൾപ്പെടെയുള്ള നിരവധി പ്രശ്‌നങ്ങൾക്ക് കാരണമാകും;(ii) കാഥോഡ് പദാർത്ഥത്തിന്റെ വിഘടനം, ഓക്സിജൻ പുറത്തുവിടൽ;കൂടാതെ (iii) ഓർഗാനിക് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വിഘടനം, താപവും വാതക ഉൽപന്നങ്ങളും (H2, ഹൈഡ്രോകാർബണുകൾ, CO, മുതലായവ) പുറത്തുവിടുന്നു, അവ താപ റൺവേയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു.വിഘടിക്കുന്ന സമയത്ത് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ സങ്കീർണ്ണമാണ്, അവയിൽ ചിലത് ചുവടെ പട്ടികപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു.

നക്ഷത്രചിഹ്നം (*) സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഹൈഡ്രജൻ വാതകം പ്രോട്ടിക്കിൽ നിന്നാണ് ഉത്ഭവിക്കുന്നത്, കാഥോഡിലെ കാർബണേറ്റുകളുടെ ഓക്‌സിഡേഷൻ സമയത്ത് ഗ്രൂപ്പുകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു, അത് ആനോഡിലേക്ക് വ്യാപിക്കുകയും അത് കുറയുകയും H2 സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

അവയുടെ പ്രവർത്തനങ്ങളിലെ വ്യത്യാസങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ഓവർചാർജ് പ്രൊട്ടക്ഷൻ അഡിറ്റീവുകളെ റെഡോക്സ് ഷട്ടിൽ അഡിറ്റീവുകൾ, ഷട്ട്ഡൗൺ അഡിറ്റീവുകൾ എന്നിങ്ങനെ തരംതിരിക്കാം.ആദ്യത്തേത് സെല്ലിനെ അമിതമായി ചാർജിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുന്നു, രണ്ടാമത്തേത് സെല്ലിന്റെ പ്രവർത്തനം ശാശ്വതമായി അവസാനിപ്പിക്കുന്നു.

ഓവർചാർജ് സംഭവിക്കുമ്പോൾ ബാറ്ററിയിലേക്ക് കുത്തിവച്ചിരിക്കുന്ന അധിക ചാർജിനെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കലി ഷണ്ട് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ റെഡോക്സ് ഷട്ടിൽ അഡിറ്റീവുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നത് പോലെചിത്രം 3F, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അനോഡിക് വിഘടനത്തേക്കാൾ അല്പം താഴ്ന്ന ഓക്സീകരണ സാധ്യതയുള്ള ഒരു റെഡോക്സ് അഡിറ്റീവിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് മെക്കാനിസം.അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്ത കാഥോഡ് പ്രതലത്തിൽ, റെഡോക്‌സ് അഡിറ്റീവ് [O] രൂപത്തിലേക്ക് ഓക്‌സിഡൈസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അത് പിന്നീട് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിലൂടെ വ്യാപിച്ചതിന് ശേഷം ആനോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അവസ്ഥയിലേക്ക് [R] കുറയും.അതിനുശേഷം, കുറച്ച അഡിറ്റീവിന് കാഥോഡിലേക്ക് വീണ്ടും വ്യാപിക്കും, കൂടാതെ "ഓക്‌സിഡേഷൻ-ഡിഫ്യൂഷൻ-റിഡക്ഷൻ-ഡിഫ്യൂഷൻ" എന്ന ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ സൈക്കിൾ അനിശ്ചിതമായി നിലനിർത്താനും അതിനാൽ കൂടുതൽ അപകടകരമായ ഓവർചാർജിംഗിൽ നിന്ന് കാഥോഡ് സാധ്യതകളെ തടയാനും കഴിയും.അഡിറ്റീവുകളുടെ റെഡോക്സ് പൊട്ടൻഷ്യൽ കാഥോഡിന്റെ പൊട്ടൻഷ്യലിനേക്കാൾ ഏകദേശം 0.3 മുതൽ 0.4 V വരെ ആയിരിക്കണം എന്ന് പഠനങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.

ഓർഗാനോമെറ്റാലിക് മെറ്റലോസീനുകൾ, ഫിനോത്തിയാസൈനുകൾ, ട്രൈഫെനിലാമൈനുകൾ, ഡൈമെത്തോക്സിബെൻസീനുകളും അവയുടെ ഡെറിവേറ്റീവുകളും, കൂടാതെ 2-(പെന്റാഫ്ലൂറോഫെനൈൽ)-ടെട്രാഫ്ലൂറോ-1,3,2-ബെൻ (ടെട്രാഫ്ലൂറോ-1,3,2-ബെൻ) എന്നിവയുൾപ്പെടെ, നന്നായി രൂപപ്പെടുത്തിയ രാസഘടനകളും റെഡോക്സ് സാധ്യതകളുമുള്ള അഡിറ്റീവുകളുടെ ഒരു പരമ്പര വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.ചിത്രം 3G).തന്മാത്രാ ഘടനകൾ ടൈലറിംഗ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, അഡിറ്റീവ് ഓക്‌സിഡേഷൻ പൊട്ടൻഷ്യലുകൾ 4 V-ന് മുകളിൽ ട്യൂൺ ചെയ്യാൻ കഴിയും, ഇത് അതിവേഗം വികസിക്കുന്ന ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകൾക്കും ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾക്കും അനുയോജ്യമാണ്.ഇലക്‌ട്രോൺ-വിത്ത്‌ഡ്രോയിംഗ് ബദലുകളെ ചേർത്ത്, ഓക്‌സിഡേഷൻ സാധ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്ന സങ്കലനത്തിന്റെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന തന്മാത്രാ പരിക്രമണപഥം താഴ്ത്തുന്നത് അടിസ്ഥാന രൂപകൽപ്പന തത്വത്തിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.ഓർഗാനിക് അഡിറ്റീവുകൾ കൂടാതെ, ചില അജൈവ ലവണങ്ങൾ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഉപ്പ് ആയി പ്രവർത്തിക്കാൻ മാത്രമല്ല, പെർഫ്ലൂറോബോറൻ ക്ലസ്റ്റർ ലവണങ്ങൾ [അതായത്, ലിഥിയം ഫ്ലൂറോഡോഡെകാബോറേറ്റുകൾ (Li2B12F) പോലെയുള്ള ഒരു റെഡോക്സ് ഷട്ടിൽ ആയി പ്രവർത്തിക്കാനും കഴിയും.xH12−x)], കാര്യക്ഷമമായ റെഡോക്സ് ഷട്ടിൽ അഡിറ്റീവുകളാണെന്നും കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.

ഷട്ട്ഡൗൺ ഓവർചാർജ് അഡിറ്റീവുകൾ മാറ്റാനാവാത്ത ഓവർചാർജ് പ്രൊട്ടക്ഷൻ അഡിറ്റീവുകളുടെ ഒരു വിഭാഗമാണ്.അവ പ്രവർത്തിക്കുന്നത് ഒന്നുകിൽ ഉയർന്ന പൊട്ടൻഷ്യലുകളിൽ വാതകം പുറന്തള്ളുന്നു, അതാകട്ടെ, ഒരു കറന്റ് ഇന്ററപ്റ്റർ ഉപകരണം സജീവമാക്കുന്നു, അല്ലെങ്കിൽ വിനാശകരമായ ഫലങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നതിന് മുമ്പ് ബാറ്ററി പ്രവർത്തനം അവസാനിപ്പിക്കുന്നതിന് ഉയർന്ന പൊട്ടൻഷ്യലിൽ ശാശ്വതമായി ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പോളിമറൈസ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ (ചിത്രം 3H).ആദ്യത്തേതിന്റെ ഉദാഹരണങ്ങളിൽ സൈലീൻ, സൈക്ലോഹെക്‌സിൽബെൻസീൻ, ബൈഫെനൈൽ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു, രണ്ടാമത്തേതിന്റെ ഉദാഹരണങ്ങളിൽ ബിഫെനൈലും മറ്റ് പകരം വയ്ക്കപ്പെട്ട ആരോമാറ്റിക് സംയുക്തങ്ങളും ഉൾപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 3I).ഈ സംയുക്തങ്ങളുടെ മാറ്റാനാകാത്ത ഓക്‌സിഡേഷൻ കാരണം, ഷട്ട്ഡൗൺ അഡിറ്റീവുകളുടെ നെഗറ്റീവ് ഇഫക്റ്റുകൾ ഇപ്പോഴും LIB-കളുടെ ദീർഘകാല പ്രവർത്തനവും സംഭരണ പ്രകടനവുമാണ്.

ഘട്ടം 2 ലെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് (താപ ശേഖരണവും ഗ്യാസ് റിലീസ് പ്രക്രിയയും)

വിശ്വസനീയമായ കാഥോഡ് വസ്തുക്കൾ.ലിഥിയം ട്രാൻസിഷൻ മെറ്റൽ ഓക്സൈഡുകൾ, ലേയേർഡ് ഓക്സൈഡുകൾ LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2;സ്പൈനൽ-ടൈപ്പ് ഓക്സൈഡ് LiM2O4;പോളിയാനിയൻ തരം LiFePO4, ജനപ്രിയമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകളാണ്, എന്നിരുന്നാലും, പ്രത്യേകിച്ച് ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സുരക്ഷാ പ്രശ്നങ്ങളുണ്ട്.അവയിൽ, ഒലിവിൻ ഘടനയുള്ള LiFePO4 താരതമ്യേന സുരക്ഷിതമാണ്, ഇത് 400 ° C വരെ സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്, അതേസമയം LiCoO2 250 ° C ൽ വിഘടിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു.LiFePO4 ന്റെ മെച്ചപ്പെട്ട സുരക്ഷയുടെ കാരണം, എല്ലാ ഓക്സിജൻ അയോണുകളും P5+ മായി ശക്തമായ കോവാലന്റ് ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കി PO43− ടെട്രാഹെഡ്രൽ പോളിയാനിയനുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് മുഴുവൻ ത്രിമാന ചട്ടക്കൂടിനെ സ്ഥിരപ്പെടുത്തുകയും മറ്റ് കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ മെച്ചപ്പെട്ട സ്ഥിരത നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു. ചില ബാറ്ററി തീപിടുത്തങ്ങൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ ഈ കാഥോഡ് സാമഗ്രികളുടെ വിഘടനം, ഒരേസമയം ഓക്സിജൻ പുറത്തുവിടൽ എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് പ്രധാന സുരക്ഷാ ആശങ്ക ഉയർന്നുവരുന്നത്, ഇത് ഒരുമിച്ച് ജ്വലനത്തിനും പൊട്ടിത്തെറിക്കും ഇടയാക്കും, ഇത് ബാറ്ററി സുരക്ഷയെ ഗുരുതരമായി വിട്ടുവീഴ്ച ചെയ്യും.ഉദാഹരണത്തിന്, LiNiO2 എന്ന ലേയേർഡ് ഓക്സൈഡിന്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന Ni2+ ഉള്ളതിനാൽ അസ്ഥിരമാണ്, ഇതിന്റെ അയോണിക് വലുപ്പം Li+ ന് സമാനമാണ്.ഡീലിഥിയേറ്റഡ് ലിxNiO2 (x<1) കൂടുതൽ സ്ഥിരതയുള്ള സ്പൈനൽ-ടൈപ്പ് ഫേസ് LiNi2O4 (സ്‌പൈനൽ), റോക്ക്‌സാൾട്ട്-ടൈപ്പ് NiO എന്നിവയിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു, ഏകദേശം 200 ° C-ൽ ദ്രാവക ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് ഓക്സിജൻ പുറത്തുവിടുന്നു, ഇത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ജ്വലനത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.

ആറ്റം ഡോപ്പിംഗും ഉപരിതല സംരക്ഷണ കോട്ടിംഗും വഴി ഈ കാഥോഡ് വസ്തുക്കളുടെ താപ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഗണ്യമായ ശ്രമങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്.

ആറ്റം ഡോപ്പിംഗ് ഫലമായുണ്ടാകുന്ന സ്ഥിരതയുള്ള ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകൾ കാരണം ലേയേർഡ് ഓക്സൈഡ് വസ്തുക്കളുടെ താപ സ്ഥിരത ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കും.LiNiO2 അല്ലെങ്കിൽ Li1.05Mn1.95O4 ന്റെ താപ സ്ഥിരത Ni അല്ലെങ്കിൽ Mn ന്റെ ഭാഗികമായി Co, Mn, Mg, Al പോലുള്ള മറ്റ് ലോഹ കാറ്റേഷനുകളുമായി മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നതിലൂടെ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും.LiCoO2 ന്, നി, എംഎൻ പോലുള്ള ഡോപ്പിംഗും അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളും അവതരിപ്പിക്കുന്നത് വിഘടിപ്പിക്കൽ ആരംഭ താപനില ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കും.Tഡിസംബറിൽ, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുമായുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ ഒഴിവാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, പൊതുവെ കാഥോഡ് താപ സ്ഥിരതയിലെ വർദ്ധനവ് പ്രത്യേക ശേഷിയിൽ ത്യാഗം സഹിക്കുന്നു.ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ, ഒരു ലേയേർഡ് ലിഥിയം നിക്കൽ കോബാൾട്ട് മാംഗനീസ് ഓക്സൈഡ് അടിസ്ഥാനമാക്കി റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ലിഥിയം ബാറ്ററികൾക്കായി ഒരു കോൺസൺട്രേഷൻ-ഗ്രേഡിയന്റ് കാഥോഡ് മെറ്റീരിയൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട് (ചിത്രം 4A)ഈ മെറ്റീരിയലിൽ, ഓരോ കണത്തിനും Ni-സമ്പന്നമായ ഒരു കേന്ദ്ര ബൾക്കും Mn-സമ്പന്നമായ ഒരു പുറം പാളിയും ഉണ്ട്, Ni സാന്ദ്രത കുറയുകയും ഉപരിതലത്തോട് അടുക്കുമ്പോൾ Mn, Co സാന്ദ്രത വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 4B).ആദ്യത്തേത് ഉയർന്ന ശേഷി നൽകുന്നു, രണ്ടാമത്തേത് താപ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.ഈ നോവൽ കാഥോഡ് മെറ്റീരിയൽ ബാറ്ററികളുടെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനത്തിൽ വിട്ടുവീഴ്ച ചെയ്യാതെ അവയുടെ സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു (ചിത്രം 4C).

ചിത്രം 4 ഘട്ടം 2 ലെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള തന്ത്രങ്ങൾ: വിശ്വസനീയമായ കാഥോഡുകൾ.

(A) ഒരു കോൺസൺട്രേഷൻ-ഗ്രേഡിയന്റ് പുറം പാളിയാൽ ചുറ്റപ്പെട്ട നി-റിച്ച് കോർ ഉള്ള ഒരു പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് കണികയുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം.ഓരോ കണത്തിനും Ni-റച്ച് സെൻട്രൽ ബൾക്ക് Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 ഉം Mn-സമ്പന്നമായ ഒരു പുറം പാളിയും [Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2] ഉണ്ട്, Ni സാന്ദ്രത കുറയുകയും Mn, Co കോൺസൺട്രേഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉപരിതലത്തെ സമീപിക്കുമ്പോൾ.ആദ്യത്തേത് ഉയർന്ന ശേഷി നൽകുന്നു, രണ്ടാമത്തേത് താപ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.ശരാശരി ഘടന Li(Ni0.68Co0.18Mn0.18)O2 ആണ്.ഒരു സാധാരണ കണത്തിന്റെ സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോഗ്രാഫും വലതുവശത്ത് കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.(B) അന്തിമ ലിത്തിയേറ്റഡ് ഓക്സൈഡ് Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2 ന്റെ ഇലക്ട്രോൺ-പ്രോബ് എക്സ്-റേ മൈക്രോ അനാലിസിസ് ഫലങ്ങൾ.ഇന്റർലേയറിലെ Ni, Mn, Co എന്നിവയുടെ ക്രമാനുഗതമായ കോൺസൺട്രേഷൻ മാറ്റങ്ങൾ പ്രകടമാണ്.Ni സാന്ദ്രത കുറയുന്നു, Co, Mn സാന്ദ്രതകൾ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് വർദ്ധിക്കുന്നു.(C) ഡിഫറൻഷ്യൽ സ്കാനിംഗ് കലോറിമെട്രി (DSC) ട്രെയ്‌സുകൾ ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിന്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൽ നിന്നുള്ള താപ പ്രവാഹം കാണിക്കുന്നു. 1)O2, കൂടാതെ Mn-സമ്പന്നമായ പുറം പാളി [Li(Ni0.46Co0.23Mn0.31)O2].സാമഗ്രികൾ 4.3 V. (A), (B), (C) എന്നിവ ചാർജ്ജ് ചെയ്തു, സ്പ്രിംഗർ നേച്ചറിന്റെ അനുമതിയോടെ പുനർനിർമ്മിക്കുന്നു.(D) ഇടത്: AlPO4 നാനോപാർട്ടിക്കിൾ പൂശിയ LiCoO2-ന്റെ ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (TEM) ബ്രൈറ്റ്-ഫീൽഡ് ഇമേജ്;എനർജി ഡിസ്പെർസീവ് എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രോമെട്രി കോട്ടിംഗ് ലെയറിലെ അൽ, പി ഘടകങ്ങളെ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു.വലത്: നാനോ സ്കെയിൽ കോട്ടിംഗ് ലെയറിൽ AlPO4 നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ (~3 nm വ്യാസം) കാണിക്കുന്ന ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ TEM ചിത്രം;അമ്പടയാളങ്ങൾ AlPO4 ലെയറും LiCoO2 ഉം തമ്മിലുള്ള ഇന്റർഫേസിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.(ഇ) ഇടത്: 12-V ഓവർചാർജ് ടെസ്റ്റിന് ശേഷം നഗ്നമായ LiCoO2 കാഥോഡ് അടങ്ങിയ സെല്ലിന്റെ ചിത്രം.ആ വോൾട്ടേജിൽ സെൽ കത്തുകയും പൊട്ടിത്തെറിക്കുകയും ചെയ്തു.വലത്: 12-V ഓവർചാർജ് ടെസ്റ്റിന് ശേഷം AlPO4 നാനോപാർട്ടിക്കിൾ പൂശിയ LiCoO2 അടങ്ങിയ സെല്ലിന്റെ ചിത്രം.(ഡി), (ഇ) എന്നിവ ജോൺ വൈലി ആൻഡ് സൺസിന്റെ അനുമതിയോടെ പുനർനിർമ്മിക്കുന്നു.

താപ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള മറ്റൊരു തന്ത്രം, താപ സ്ഥിരതയുള്ള Li+ ചാലക സംയുക്തങ്ങളുടെ സംരക്ഷിത നേർത്ത പാളി ഉപയോഗിച്ച് കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലിനെ പൂശുക എന്നതാണ്, ഇത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുമായി കാഥോഡ് പദാർത്ഥങ്ങളുടെ നേരിട്ടുള്ള സമ്പർക്കം തടയുകയും പാർശ്വപ്രതികരണങ്ങളും താപ ഉൽപാദനവും കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും.കോട്ടിംഗുകൾ ഒന്നുകിൽ അജൈവ ഫിലിമുകളാകാം [ഉദാഹരണത്തിന്, ZnO , Al2O3, AlPO4 , AlF3 മുതലായവ], ലിത്തിയേറ്റ് ചെയ്തതിനുശേഷം ലി അയോണുകൾ നടത്താം (ചിത്രം 4, ഡി, ഇ), അല്ലെങ്കിൽ ഓർഗാനിക് ഫിലിമുകൾ, പോളി(ഡയൽഡിമെത്തിലാമോണിയം ക്ലോറൈഡ്) , γ-ബ്യൂട്ടിറോലാക്റ്റോൺ അഡിറ്റീവുകൾ, മൾട്ടികോമ്പോണന്റ് അഡിറ്റീവുകൾ (വിനൈലിൻ കാർബണേറ്റ്, 1,3-പ്രൊപിലീൻ സൾഫൈറ്റ്, ഡൈമെത്തിലാസെറ്റാമൈഡ് എന്നിവ അടങ്ങിയത്) എന്നിവയാൽ രൂപംകൊണ്ട സംരക്ഷിത ഫിലിമുകൾ.

പോസിറ്റീവ് ടെമ്പറേച്ചർ കോഫിഫിഷ്യന്റ് ഉള്ള ഒരു കോട്ടിംഗ് അവതരിപ്പിക്കുന്നത് കാഥോഡ് സുരക്ഷ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഫലപ്രദമാണ്.ഉദാഹരണത്തിന്, പോളി(3-ഡെസൈൽത്തിയോഫെൻ)-പൊതിഞ്ഞ LiCoO2 കാഥോഡുകൾക്ക് താപനില 80 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ ഉയരുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളും പാർശ്വ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളും നിർത്താൻ കഴിയും, കാരണം ചാലക പോളിമർ പാളിക്ക് ഉയർന്ന പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള അവസ്ഥയിലേക്ക് അതിവേഗം പരിവർത്തനം ചെയ്യാൻ കഴിയും.ഹൈപ്പർ-ബ്രാഞ്ച്ഡ് ആർക്കിടെക്ചർ ഉള്ള സെൽഫ്-ടെർമിനേറ്റഡ് ഒലിഗോമറുകളുടെ കോട്ടിംഗുകൾക്ക് കാഥോഡ് വശത്ത് നിന്ന് ബാറ്ററി ഷട്ട് ഡൗൺ ചെയ്യുന്നതിനായി തെർമലി റെസ്‌പോൺസിവ് ബ്ലോക്കിംഗ് ലെയറായി പ്രവർത്തിക്കാനാകും.

താപമായി മാറാവുന്ന കറന്റ് കളക്ടർ.ഘട്ടം 2-ൽ ബാറ്ററി താപനില വർദ്ധിക്കുന്ന സമയത്ത് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ നിർത്തലാക്കുന്നത് താപനില കൂടുതൽ വർദ്ധിക്കുന്നത് കാര്യക്ഷമമായി തടയും.വേഗതയേറിയതും റിവേഴ്‌സിബിൾ ആയതുമായ തെർമോസ്‌പോൺസിവ് പോളിമർ സ്വിച്ചിംഗ് (TRPS) നിലവിലെ കളക്ടറിൽ ആന്തരികമായി ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട് (ചിത്രം 5A)TRPS നേർത്ത ഫിലിമിൽ ചാലക ഗ്രാഫീൻ പൂശിയ സ്പൈക്കി നാനോസ്ട്രക്ചർഡ് നിക്കൽ (GrNi) കണങ്ങളും ചാലക ഫില്ലറും ഒരു വലിയ താപ വികാസ ഗുണകവും (α ~ 10−4 K−1) ഉള്ള ഒരു PE മാട്രിക്സും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.ഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് പോളിമർ കോമ്പോസിറ്റ് ഫിലിമുകൾ ഊഷ്മാവിൽ ഉയർന്ന ചാലകത (σ) കാണിക്കുന്നു, എന്നാൽ താപനില സ്വിച്ചിംഗ് താപനിലയെ സമീപിക്കുമ്പോൾ (Ts), പോളിമർ വോളിയം വികാസത്തിന്റെ ഫലമായി ചാലകത 1 സെക്കൻഡിനുള്ളിൽ ഏഴ് മുതൽ എട്ട് വരെ ഓർഡറുകൾ കുറയുന്നു, ഇത് ചാലക കണങ്ങളെ വേർതിരിക്കുകയും ചാലക പാതകളെ തകർക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 5B).ഫിലിം തൽക്ഷണം ഇൻസുലേറ്റിംഗ് ആകുകയും അങ്ങനെ ബാറ്ററി പ്രവർത്തനം അവസാനിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 5C).ഈ പ്രക്രിയ വളരെ റിവേഴ്‌സിബിൾ ആണ്, കൂടാതെ ഒന്നിലധികം ഓവർ ഹീറ്റിംഗ് ഇവന്റുകൾക്ക് ശേഷവും പ്രകടനത്തിൽ വിട്ടുവീഴ്ച ചെയ്യാതെ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും.

ചിത്രം 5 ഘട്ടം 2 ലെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള തന്ത്രങ്ങൾ.

(A) TRPS കറന്റ് കളക്ടറുടെ തെർമൽ സ്വിച്ചിംഗ് മെക്കാനിസത്തിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് ചിത്രീകരണം.സുരക്ഷിതമായ ബാറ്ററിയിൽ ഒന്നോ രണ്ടോ കറന്റ് കളക്ടറുകൾ നേർത്ത TRPS ലെയർ കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞിരിക്കുന്നു.ഇത് സാധാരണ ഊഷ്മാവിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന ഊഷ്മാവ് അല്ലെങ്കിൽ വലിയ വൈദ്യുതധാരയുടെ കാര്യത്തിൽ, പോളിമർ മാട്രിക്സ് വികസിക്കുന്നു, അങ്ങനെ ചാലക കണങ്ങളെ വേർതിരിക്കുന്നു, ഇത് അതിന്റെ ചാലകത കുറയ്ക്കുകയും അതിന്റെ പ്രതിരോധം വളരെയധികം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ബാറ്ററി അടച്ചുപൂട്ടുകയും ചെയ്യും.അങ്ങനെ ബാറ്ററി ഘടന കേടുപാടുകൾ കൂടാതെ സംരക്ഷിക്കാൻ കഴിയും.തണുപ്പിക്കുമ്പോൾ, പോളിമർ ചുരുങ്ങുകയും യഥാർത്ഥ ചാലക പാതകൾ വീണ്ടെടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.(B) വ്യത്യസ്ത GrNi ലോഡിംഗുകളുള്ള PE/GrNi, GrNi യുടെ 30% (v/v) ലോഡിംഗ് ഉള്ള PP/GrNi എന്നിവയുൾപ്പെടെ, താപനിലയുടെ പ്രവർത്തനമെന്ന നിലയിൽ വ്യത്യസ്ത TRPS ഫിലിമുകളുടെ റെസിസ്റ്റിവിറ്റി മാറ്റങ്ങൾ.(C) സുരക്ഷിതമായ LiCoO2 ബാറ്ററി സൈക്ലിങ്ങിന്റെ 25°C-നും ഷട്ട്ഡൗണിനും ഇടയിലുള്ള ശേഷി സംഗ്രഹം.70 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ പൂജ്യത്തിനടുത്തുള്ള ശേഷി പൂർണ്ണമായ ഷട്ട്ഡൗൺ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.(എ), (ബി), (സി) എന്നിവ സ്പ്രിംഗർ നേച്ചറിന്റെ അനുമതിയോടെ പുനർനിർമ്മിക്കുന്നു.(D) LIB-കൾക്കുള്ള മൈക്രോസ്ഫിയർ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഷട്ട്ഡൗൺ ആശയത്തിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് പ്രാതിനിധ്യം.നിർണ്ണായകമായ ആന്തരിക ബാറ്ററി താപനിലയ്ക്ക് മുകളിൽ, താപ സംക്രമണത്തിന് (ഉരുകി) വിധേയമാകുന്ന തെർമോറെസ്പോൺസിവ് മൈക്രോസ്ഫിയറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഇലക്ട്രോഡുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.ഉരുകിയ കാപ്‌സ്യൂളുകൾ ഇലക്‌ട്രോഡ് പ്രതലത്തെ പൂശുന്നു, അയോണിക്കൽ ഇൻസുലേറ്റിംഗ് തടസ്സം സൃഷ്ടിക്കുകയും ബാറ്ററി സെല്ലിനെ അടച്ചുപൂട്ടുകയും ചെയ്യുന്നു.(ഇ) 94% അലുമിന കണങ്ങളും 6% സ്റ്റൈറീൻ-ബ്യൂട്ടാഡീൻ റബ്ബറും (എസ്‌ബിആർ) ബൈൻഡറും ചേർന്ന ഒരു നേർത്തതും സ്വയം നിൽക്കുന്നതുമായ അജൈവ സംയുക്ത മെംബ്രൺ ഒരു ലായനി കാസ്റ്റിംഗ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് തയ്യാറാക്കി.വലത്: അജൈവ കോമ്പോസിറ്റ് സെപ്പറേറ്ററിന്റെയും PE സെപ്പറേറ്ററിന്റെയും താപ സ്ഥിരത കാണിക്കുന്ന ഫോട്ടോഗ്രാഫുകൾ.40 മിനിറ്റ് നേരത്തേക്ക് 130 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ സെപ്പറേറ്ററുകൾ സ്ഥാപിച്ചു.ഡോട്ട് ഇട്ട സ്ക്വയർ ഉള്ള ഏരിയയിൽ നിന്ന് PE ഗണ്യമായി ചുരുങ്ങി.എന്നിരുന്നാലും, കോമ്പോസിറ്റ് സെപ്പറേറ്റർ വ്യക്തമായ ചുരുങ്ങൽ കാണിച്ചില്ല.എൽസേവിയറുടെ അനുമതിയോടെ പുനർനിർമ്മിച്ചു.(എഫ്) കുറഞ്ഞ ഉയർന്ന താപനില ചുരുങ്ങൽ ഉള്ള സെപ്പറേറ്റർ മെറ്റീരിയലുകളായി ഉയർന്ന ഉരുകുന്ന താപനിലയുള്ള ചില പോളിമറുകളുടെ തന്മാത്രാ ഘടന.മുകളിൽ: പോളിമൈഡ് (PI).മധ്യഭാഗം: സെല്ലുലോസ്.താഴെ: പോളി(ബ്യൂട്ടിലീൻ) ടെറഫ്താലേറ്റ്.(ജി) ഇടത്: PI-യുടെ DSC സ്പെക്ട്രയെ PE, PP സെപ്പറേറ്ററുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുക;PI സെപ്പറേറ്റർ 30° മുതൽ 275°C വരെയുള്ള താപനില പരിധിയിൽ മികച്ച താപ സ്ഥിരത കാണിക്കുന്നു.വലത്: ഒരു കൊമേഴ്‌സ്യൽ സെപ്പറേറ്ററിന്റെയും സിന്തസൈസ് ചെയ്‌ത പിഐ സെപ്പറേറ്ററിന്റെയും നനവ്, പ്രൊപിലീൻ കാർബണേറ്റ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് എന്നിവയുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുന്ന ഡിജിറ്റൽ ക്യാമറ ഫോട്ടോകൾ.അമേരിക്കൻ കെമിക്കൽ സൊസൈറ്റിയുടെ അനുമതിയോടെ പുനർനിർമ്മിച്ചു.

തെർമൽ ഷട്ട്ഡൗൺ സെപ്പറേറ്ററുകൾ.രണ്ടാം ഘട്ടത്തിൽ ബാറ്ററികൾ തെർമൽ റൺഅവേയിൽ നിന്ന് തടയുന്നതിനുള്ള മറ്റൊരു തന്ത്രം, സെപ്പറേറ്ററിലൂടെ ലി അയോണുകളുടെ ചാലക പാത അടച്ചുപൂട്ടുക എന്നതാണ്.അയോണിക് ഗതാഗതം അനുവദിക്കുമ്പോൾ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ കാഥോഡും ആനോഡും തമ്മിലുള്ള നേരിട്ടുള്ള വൈദ്യുത സമ്പർക്കം തടയുന്നതിനാൽ, LIB-കളുടെ സുരക്ഷയ്ക്കുള്ള പ്രധാന ഘടകങ്ങളാണ് സെപ്പറേറ്ററുകൾ.PP, PE എന്നിവയാണ് ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങൾ, എന്നാൽ അവയ്ക്ക് മോശം താപ സ്ഥിരതയുണ്ട്, യഥാക്രമം ~165°, ~135°C ദ്രവണാങ്കങ്ങൾ.വാണിജ്യ LIB-യ്‌ക്ക്, PP/PE/PP ട്രൈലെയർ ഘടനയുള്ള സെപ്പറേറ്ററുകൾ ഇതിനകം വാണിജ്യവൽക്കരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ഇവിടെ PE ഒരു സംരക്ഷിത മധ്യ പാളിയാണ്.ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക ഊഷ്മാവ് ഒരു നിർണ്ണായക ഊഷ്മാവിന് (~130°C) മുകളിൽ കൂടുമ്പോൾ, പോറസ് PE പാളി ഭാഗികമായി ഉരുകുകയും, ഫിലിം സുഷിരങ്ങൾ അടയ്ക്കുകയും ദ്രാവക ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലെ അയോണുകളുടെ കുടിയേറ്റം തടയുകയും ചെയ്യുന്നു, അതേസമയം PP പാളി ആന്തരികം ഒഴിവാക്കാൻ മെക്കാനിക്കൽ പിന്തുണ നൽകുന്നു. ചുരുക്കി .പകരമായി, ബാറ്ററി ആനോഡുകളുടെയോ സെപ്പറേറ്ററുകളുടെയോ സംരക്ഷിത പാളിയായി തെർമോറെസ്‌പോൺസിവ് PE അല്ലെങ്കിൽ പാരഫിൻ വാക്‌സ് മൈക്രോസ്‌ഫിയറുകൾ ഉപയോഗിച്ചും LIB-ന്റെ തെർമലി ഇൻഡുസ്‌ഡ് ഷട്ട്‌ഡൗൺ നേടാനാകും.ആന്തരിക ബാറ്ററി താപനില ഒരു നിർണായക മൂല്യത്തിൽ എത്തുമ്പോൾ, മൈക്രോസ്ഫിയറുകൾ ഉരുകുകയും ആനോഡ്/സെപ്പറേറ്റർ ഒരു നോൺ പെർമെബിൾ ബാരിയർ ഉപയോഗിച്ച് പൂശുകയും ചെയ്യുന്നു, ലി-അയോൺ ഗതാഗതം നിർത്തുകയും സെല്ലിനെ ശാശ്വതമായി അടച്ചുപൂട്ടുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 5D).

ഉയർന്ന താപ സ്ഥിരതയുള്ള സെപ്പറേറ്ററുകൾ.ബാറ്ററി സെപ്പറേറ്ററുകളുടെ താപ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന്, കഴിഞ്ഞ കുറച്ച് വർഷങ്ങളായി രണ്ട് സമീപനങ്ങൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്:

(1) നിലവിലുള്ള പോളിയോലിഫിൻ സെപ്പറേറ്റർ പ്രതലങ്ങളിൽ SiO2, Al2O3 പോലുള്ള സെറാമിക് പാളികളുടെ നേരിട്ടുള്ള കോട്ടിംഗിലൂടെയോ ഉപരിതല വളർച്ചയിലൂടെയോ അല്ലെങ്കിൽ പോളിമെറിക് മെറ്റീരിയലുകളിൽ സെറാമിക് പൊടികൾ ഉൾച്ചേർത്തതുകൊണ്ടോ നിർമ്മിച്ച സെറാമിക്-മെച്ചപ്പെടുത്തിയ സെപ്പറേറ്ററുകൾ (ചിത്രം 5E), വളരെ ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കങ്ങളും ഉയർന്ന മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയും കാണിക്കുന്നു, കൂടാതെ താരതമ്യേന ഉയർന്ന താപ ചാലകതയുമുണ്ട്.ഈ തന്ത്രത്തിലൂടെ കെട്ടിച്ചമച്ച ചില കോമ്പോസിറ്റ് സെപ്പറേറ്ററുകൾ സെപാരിയോൺ (ഒരു വ്യാപാര നാമം) പോലെ വാണിജ്യവൽക്കരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.

(2) പോളിമൈഡ്, സെല്ലുലോസ്, പോളി (ബ്യൂട്ടിലീൻ) ടെറഫ്താലേറ്റ്, മറ്റ് സാമ്യമുള്ള പോളി (എസ്റ്ററുകൾ) എന്നിവ പോലെ ചൂടാക്കുമ്പോൾ കുറഞ്ഞ സങ്കോചമുള്ള ഉയർന്ന ഉരുകുന്ന താപനിലയുള്ള പോളിമറുകളിലേക്ക് സെപ്പറേറ്റർ മെറ്റീരിയലുകൾ മാറ്റുന്നത് താപ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള മറ്റൊരു ഫലപ്രദമായ തന്ത്രമാണ്. സെപ്പറേറ്ററുകളുടെ (ചിത്രം 5F).ഉദാഹരണത്തിന്, പോളിമൈഡ് ഒരു തെർമോസെറ്റിംഗ് പോളിമറാണ്, കാരണം അതിന്റെ മികച്ച താപ സ്ഥിരത (400 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിൽ സ്ഥിരതയുള്ളത്), നല്ല രാസ പ്രതിരോധം, ഉയർന്ന ടെൻസൈൽ ശക്തി, നല്ല ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വെറ്റബിലിറ്റി, ഫ്ലേം റിട്ടാർഡൻസി എന്നിവ കാരണം.ചിത്രം 5G)

തണുപ്പിക്കൽ പ്രവർത്തനമുള്ള ബാറ്ററി പാക്കേജുകൾ.ബാറ്ററി പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും താപനില വർദ്ധനവ് മന്ദഗതിയിലാക്കുന്നതിനും എയർ സർക്കുലേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ലിക്വിഡ് കൂളിംഗ് വഴി പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കിയ ഉപകരണ-സ്കെയിൽ തെർമൽ മാനേജ്മെന്റ് സിസ്റ്റങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചു.കൂടാതെ, പാരഫിൻ വാക്‌സ് പോലുള്ള ഘട്ടം മാറ്റുന്ന സാമഗ്രികൾ ബാറ്ററി പായ്ക്കുകളിലേക്ക് സംയോജിപ്പിച്ച് അവയുടെ താപനില നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള ഹീറ്റ് സിങ്കായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അതിനാൽ താപനില ദുരുപയോഗം ഒഴിവാക്കുന്നു.

ഘട്ടം 3 ലെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് (ജ്വലനവും സ്ഫോടനവും)

"തീ ത്രികോണം" എന്നറിയപ്പെടുന്ന ചൂട്, ഓക്സിജൻ, ഇന്ധനം എന്നിവയാണ് മിക്ക തീപിടുത്തങ്ങൾക്കും ആവശ്യമായ ഘടകങ്ങൾ.1-ഉം 2-ഉം ഘട്ടങ്ങളിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന താപവും ഓക്‌സിജനും അടിഞ്ഞുകൂടുന്നതോടെ, ഇന്ധനം (അതായത്, വളരെ ജ്വലിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുകൾ) സ്വയമേവ ജ്വലിക്കാൻ തുടങ്ങും.ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ലായകങ്ങളുടെ ജ്വലനം കുറയ്ക്കുന്നത് ബാറ്ററി സുരക്ഷയ്ക്കും LIB-കളുടെ വലിയ തോതിലുള്ള പ്രയോഗങ്ങൾക്കും അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്.

ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റ് അഡിറ്റീവുകൾ.ലിക്വിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ജ്വലനക്ഷമത കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റ് അഡിറ്റീവുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് വളരെയധികം ഗവേഷണ ശ്രമങ്ങൾ നീക്കിവച്ചിട്ടുണ്ട്.ലിക്വിഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ജ്വാല-പ്രതിരോധ അഡിറ്റീവുകളിൽ ഭൂരിഭാഗവും ഓർഗാനിക് ഫോസ്ഫറസ് സംയുക്തങ്ങളെയോ ഓർഗാനിക് ഹാലൊജനേറ്റഡ് സംയുക്തങ്ങളെയോ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്.ഹാലൊജനുകൾ പരിസ്ഥിതിക്കും മനുഷ്യന്റെ ആരോഗ്യത്തിനും ഹാനികരമായതിനാൽ, ഓർഗാനിക് ഫോസ്ഫറസ് സംയുക്തങ്ങൾ തീജ്വാല പ്രതിരോധിക്കുന്ന അഡിറ്റീവുകളായി സ്ഥാനാർത്ഥികൾക്ക് കൂടുതൽ വാഗ്ദ്ധാനം നൽകുന്നു, കാരണം അവയുടെ ഉയർന്ന ജ്വലന ശേഷിയും പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദവുമാണ്.സാധാരണ ഓർഗാനിക് ഫോസ്ഫറസ് സംയുക്തങ്ങളിൽ ട്രൈമീഥൈൽ ഫോസ്ഫേറ്റ്, ട്രൈഫെനൈൽ ഫോസ്ഫേറ്റ്, ബിസ് (2-മെത്തോക്സിയെത്തോക്സി) മെഥൈലാലിഫോസ്ഫോണേറ്റ്, ട്രൈസ്(2,2,2-ട്രിഫ്ലൂറോഎഥൈൽ) ഫോസ്ഫൈറ്റ്, (എഥോക്സി) പെന്റാഫ്ലൂറോസൈക്ലോട്രിഫോസ്സീൻ, എഥിലീൻ, എഥൈലീൻ തുടങ്ങിയവ ഉൾപ്പെടുന്നു.ചിത്രം 6A).ഈ ഫോസ്ഫറസ് അടങ്ങിയ സംയുക്തങ്ങളുടെ ജ്വാല റിട്ടാർഡേഷൻ ഫലങ്ങളുടെ സംവിധാനം ഒരു കെമിക്കൽ റാഡിക്കൽ-സ്കാവെഞ്ചിംഗ് പ്രക്രിയയാണെന്ന് പൊതുവെ വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്നു.ജ്വലന സമയത്ത്, ഫോസ്ഫറസ് അടങ്ങിയ തന്മാത്രകൾക്ക് ഫോസ്ഫറസ് അടങ്ങിയ ഫ്രീ-റാഡിക്കൽ സ്പീഷീസുകളായി വിഘടിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് തുടർച്ചയായ ജ്വലനത്തിന് കാരണമാകുന്ന ചെയിൻ റിയാക്ഷൻ പ്രചരണത്തിനിടയിൽ ഉണ്ടാകുന്ന റാഡിക്കലുകളെ (ഉദാഹരണത്തിന്, എച്ച്, ഒഎച്ച് റാഡിക്കലുകൾ) ഇല്ലാതാക്കാൻ കഴിയും.ചിത്രം 6, ബി, സി) .നിർഭാഗ്യവശാൽ, ഈ ഫോസ്ഫറസ് അടങ്ങിയ ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റുകൾ ചേർക്കുന്നതോടെ ജ്വലനക്ഷമത കുറയുന്നത് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനത്തിന്റെ ചെലവിൽ വരുന്നു.ഈ വ്യാപാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന്, മറ്റ് ഗവേഷകർ അവയുടെ തന്മാത്രാ ഘടനയിൽ ചില പരിഷ്കാരങ്ങൾ വരുത്തിയിട്ടുണ്ട്: (i) ആൽക്കൈൽ ഫോസ്ഫേറ്റുകളുടെ ഭാഗിക ഫ്ലൂറിനേഷൻ അവയുടെ റിഡക്റ്റീവ് സ്ഥിരതയും അവയുടെ ജ്വാല റിട്ടാർഡൻസി ഫലപ്രാപ്തിയും മെച്ചപ്പെടുത്തും;(ii) ബിസ് (2-മെത്തോക്സിയെത്തോക്സി) മെഥൈലാലിഫോസ്ഫോണേറ്റ് പോലെയുള്ള സംരക്ഷിത ഫിലിം-ഫോർമിംഗ്, ഫ്ലേം റിട്ടാർഡിംഗ് ഗുണങ്ങളുള്ള സംയുക്തങ്ങളുടെ ഉപയോഗം, അവിടെ അലിലിക് ഗ്രൂപ്പുകൾക്ക് പോളിമറൈസ് ചെയ്യാനും ഗ്രാഫൈറ്റ് പ്രതലങ്ങളിൽ സ്ഥിരതയുള്ള SEI ഫിലിം രൂപപ്പെടുത്താനും കഴിയും, അങ്ങനെ അപകടകരമായ വശങ്ങൾ ഫലപ്രദമായി തടയുന്നു. പ്രതികരണങ്ങൾ;(iii) P(V) ഫോസ്‌ഫേറ്റിനെ P(III) ഫോസ്‌ഫൈറ്റുകളാക്കി മാറ്റുക, അത് SEI രൂപീകരണത്തെ സുഗമമാക്കുകയും അപകടകരമായ PF5 [ഉദാഹരണത്തിന്, tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite] പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കാൻ കഴിവുള്ളവയുമാണ്;കൂടാതെ (iv) ഓർഗാനോഫോസ്ഫറസ് അഡിറ്റീവുകൾക്ക് പകരമായി സൈക്ലിക് ഫോസ്ഫെയ്‌നുകൾ, പ്രത്യേകിച്ച് ഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് സൈക്ലോഫോസ്‌സെയ്ൻ, ഇവ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ അനുയോജ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ചിത്രം 6 ഘട്ടം 3 ലെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള തന്ത്രങ്ങൾ.

(എ) ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റ് അഡിറ്റീവുകളുടെ സാധാരണ തന്മാത്രാ ഘടനകൾ.(B) ഈ ഫോസ്ഫറസ് അടങ്ങിയ സംയുക്തങ്ങളുടെ ജ്വാല റിട്ടാർഡേഷൻ ഇഫക്റ്റുകൾക്കുള്ള സംവിധാനം ഒരു കെമിക്കൽ റാഡിക്കൽ-സ്കാവഞ്ചിംഗ് പ്രക്രിയയാണെന്ന് പൊതുവെ വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് വാതക ഘട്ടത്തിലെ ജ്വലന പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് ഉത്തരവാദികളായ റാഡിക്കൽ ചെയിൻ പ്രതികരണങ്ങളെ അവസാനിപ്പിക്കും.ടിപിപി, ട്രൈഫെനൈൽ ഫോസ്ഫേറ്റ്.(സി) സാധാരണ കാർബണേറ്റ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിന്റെ സെൽഫ് എക്‌സ്‌റ്റിംഗ്യൂഷ് ടൈം (എസ്‌ഇടി) ട്രൈഫെനൈൽ ഫോസ്ഫേറ്റ് ചേർക്കുന്നതിലൂടെ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാനാകും.(D) LIB-കൾക്കായുള്ള തെർമൽ-ട്രിഗർഡ് ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റ് പ്രോപ്പർട്ടികൾ ഉള്ള "സ്മാർട്ട്" ഇലക്ട്രോസ്പൺ സെപ്പറേറ്ററിന്റെ സ്കീമാറ്റിക്.ഫ്രീ-സ്റ്റാൻഡിംഗ് സെപ്പറേറ്റർ ഒരു കോർ-ഷെൽ ഘടനയുള്ള മൈക്രോ ഫൈബറുകളാണ്, ഇവിടെ ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റ് കാമ്പും പോളിമർ ഷെല്ലുമാണ്.തെർമൽ ട്രിഗറിംഗിന് ശേഷം, പോളിമർ ഷെൽ ഉരുകുകയും തുടർന്ന് പൊതിഞ്ഞ ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് വിടുകയും അങ്ങനെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ജ്വലനത്തെയും കത്തുന്നതിനെയും ഫലപ്രദമായി അടിച്ചമർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.(ഇ) TPP@PVDF-HFP മൈക്രോ ഫൈബറുകളുടെ എസ്ഇഎം ഇമേജ്, കൊത്തിവെച്ചതിന് ശേഷം അവയുടെ കോർ-ഷെൽ ഘടന വ്യക്തമായി കാണിക്കുന്നു.സ്കെയിൽ ബാർ, 5 μm.(F) LIB-കൾക്കുള്ള നോൺ-ഫ്ലാമബിൾ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളായി ഉപയോഗിക്കുന്ന മുറിയിലെ താപനില അയോണിക് ദ്രാവകത്തിന്റെ സാധാരണ തന്മാത്രാ ഘടനകൾ.(ജി) PFPE യുടെ തന്മാത്രാ ഘടന, തീപിടിക്കാത്ത പെർഫ്ലൂറിനേറ്റഡ് PEO അനലോഗ്.നിലവിലെ ബാറ്ററി സംവിധാനങ്ങളുമായുള്ള തന്മാത്രകളുടെ അനുയോജ്യത ഉറപ്പാക്കാൻ പോളിമർ ശൃംഖലകളുടെ ടെർമിനലുകളിൽ രണ്ട് മീഥൈൽ കാർബണേറ്റ് ഗ്രൂപ്പുകൾ പരിഷ്കരിക്കുന്നു.

മേൽപ്പറഞ്ഞ തന്മാത്രാ രൂപകല്പനകളിലൂടെ ഈ വിട്ടുവീഴ്ച മെച്ചപ്പെടുത്തിയെങ്കിലും, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ കുറഞ്ഞ ജ്വലനക്ഷമതയും ലിസ്റ്റുചെയ്തിരിക്കുന്ന അഡിറ്റീവുകളുടെ സെൽ പ്രകടനവും തമ്മിൽ എപ്പോഴും ഒരു ട്രേഡ്-ഓഫ് ഉണ്ടെന്ന് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്.ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള മറ്റൊരു നിർദ്ദിഷ്ട തന്ത്രം, മൈക്രോ ഫൈബറുകളുടെ സംരക്ഷിത പോളിമർ ഷെല്ലിനുള്ളിൽ ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റ് സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു, അവ ഒരു നോൺ-നെയ്ഡ് സെപ്പറേറ്റർ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് കൂടുതൽ അടുക്കിയിരിക്കുന്നു (ചിത്രം 6D)എൽഐബികൾക്കായി തെർമൽ-ട്രിഗർഡ് ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റ് പ്രോപ്പർട്ടികൾ ഉള്ള ഒരു നോവൽ ഇലക്ട്രോസ്പൺ നോൺ-വോവൻ മൈക്രോ ഫൈബർ സെപ്പറേറ്റർ നിർമ്മിച്ചു.സംരക്ഷിത പോളിമർ ഷെല്ലിനുള്ളിലെ ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റിന്റെ എൻക്യാപ്‌സുലേഷൻ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റ് നേരിട്ട് എക്സ്പോഷർ ചെയ്യുന്നത് തടയുന്നു, ബാറ്ററിയുടെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനത്തിൽ റിട്ടാർഡന്റുകളിൽ നിന്നുള്ള പ്രതികൂല ഫലങ്ങൾ തടയുന്നു (ചിത്രം 6E).എന്നിരുന്നാലും, LIB ബാറ്ററിയുടെ തെർമൽ റൺവേ സംഭവിക്കുകയാണെങ്കിൽ, താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് പോളി(വിനൈലിഡെനെഫ്ലൂറൈഡ്-ഹെക്സാഫ്ലൂറോ പ്രൊപിലീൻ) കോപോളിമർ (PVDF-HFP) ഷെൽ ഉരുകും.അപ്പോൾ പൊതിഞ്ഞ ട്രൈഫെനൈൽ ഫോസ്ഫേറ്റ് ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് പുറത്തുവിടും, അങ്ങനെ വളരെ ജ്വലിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ജ്വലനത്തെ ഫലപ്രദമായി അടിച്ചമർത്തുന്നു.

ഈ ധർമ്മസങ്കടം പരിഹരിക്കുന്നതിനായി ഒരു "ഉപ്പ് കേന്ദ്രീകൃത ഇലക്ട്രോലൈറ്റ്" എന്ന ആശയവും വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികൾക്കായുള്ള ഈ അഗ്നിശമന ഓർഗാനിക് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുകളിൽ LiN(SO2F)2 ലവണമായും ട്രൈമീഥൈൽ ഫോസ്ഫേറ്റിന്റെ (TMP) ഒരു ജനപ്രിയ ജ്വാല റിട്ടാർഡന്റായ ഏക ലായകമായും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.സുസ്ഥിരമായ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനത്തിന് ആനോഡിൽ ശക്തമായ ഉപ്പ്-ഉത്പന്നമായ അജൈവ SEI യുടെ സ്വതസിദ്ധമായ രൂപീകരണം നിർണായകമാണ്.ഈ പുതിയ തന്ത്രം മറ്റ് വിവിധ ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റുകളിലേക്കും വ്യാപിപ്പിക്കാനും സുരക്ഷിതമായ LIB-കൾക്കായി പുതിയ ഫ്ലേം-റിട്ടാർഡന്റ് ലായകങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പുതിയ വഴി തുറന്നേക്കാം.

തീപിടിക്കാത്ത ദ്രാവക ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾ.ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിന്റെ സുരക്ഷാ പ്രശ്‌നങ്ങൾക്കുള്ള ആത്യന്തിക പരിഹാരം ആന്തരികമായി തീപിടിക്കാത്ത ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുകൾ വികസിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്.അയോണിക് ദ്രാവകങ്ങൾ, പ്രത്യേകിച്ച് റൂം ടെമ്പറേച്ചർ അയോണിക് ദ്രാവകങ്ങൾ (200 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ താഴെയുള്ള നീരാവി മർദ്ദം കണ്ടെത്താനാകാത്തതും) തീപിടിക്കാത്തതും വിശാലമായ താപനില ജാലകവുമുള്ളതുമായ അയോണിക് ദ്രാവകങ്ങളാണ്, ജ്വലിക്കാത്ത ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ഒരു കൂട്ടം.ചിത്രം 6F)എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന വിസ്കോസിറ്റി, കുറഞ്ഞ ലി ട്രാൻസ്ഫറൻസ് നമ്പർ, കാഥോഡിക് അല്ലെങ്കിൽ റിഡക്റ്റീവ് അസ്ഥിരത, അയോണിക് ദ്രാവകങ്ങളുടെ ഉയർന്ന വില എന്നിവയിൽ നിന്ന് ഉണ്ടാകുന്ന കുറഞ്ഞ നിരക്ക് ശേഷിയുടെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് തുടർച്ചയായ ഗവേഷണം ഇപ്പോഴും ആവശ്യമാണ്.

കുറഞ്ഞ തന്മാത്രാ ഭാരമുള്ള ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറോഎതറുകൾ, ഉയർന്നതോ ഫ്ലാഷ് പോയിന്റോ ഇല്ലാത്തതോ ആയ ഫ്ലാഷ് പോയിന്റ്, നോൺഫ്ലാമബിലിറ്റി, കുറഞ്ഞ പ്രതല ടെൻഷൻ, കുറഞ്ഞ വിസ്കോസിറ്റി, കുറഞ്ഞ ഫ്രീസിങ് താപനില മുതലായവ കാരണം തീപിടിക്കാത്ത ദ്രാവക ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ മറ്റൊരു വിഭാഗമാണ്.ബാറ്ററി ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ മാനദണ്ഡങ്ങൾക്കനുസൃതമായി അവയുടെ രാസ ഗുണങ്ങൾ പൊരുത്തപ്പെടുത്തുന്നതിന് ശരിയായ തന്മാത്രാ രൂപകൽപന ചെയ്യണം.അടുത്തിടെ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ട രസകരമായ ഒരു ഉദാഹരണം പെർഫ്ലൂറോ പോളിയെതർ (PFPE), പെർഫ്ളൂറിനേറ്റഡ് പോളിയെത്തിലീൻ ഓക്സൈഡ് (PEO) അനലോഗ് ആണ്, അത് തീപിടിക്കാത്തതിന് പേരുകേട്ടതാണ് (ചിത്രം 6G)നിലവിലെ ബാറ്ററി സംവിധാനങ്ങളുമായുള്ള തന്മാത്രകളുടെ അനുയോജ്യത ഉറപ്പാക്കാൻ PFPE ശൃംഖലകളുടെ (PFPE-DMC) ടെർമിനൽ ഗ്രൂപ്പുകളിൽ രണ്ട് മീഥൈൽ കാർബണേറ്റ് ഗ്രൂപ്പുകൾ പരിഷ്‌ക്കരിച്ചിരിക്കുന്നു.അങ്ങനെ, അദ്വിതീയ തന്മാത്രാ ഘടന രൂപകൽപ്പന കാരണം ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ട്രാൻസ്ഫറൻസ് നമ്പർ വർദ്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ PFPE- കളുടെ നോൺഫ്ലാമബിലിറ്റിയും താപ സ്ഥിരതയും LIB- കളുടെ സുരക്ഷ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തും.

താപ റൺവേ പ്രക്രിയയുടെ അവസാനവും എന്നാൽ പ്രത്യേകിച്ച് നിർണായകവുമായ ഘട്ടമാണ് ഘട്ടം 3.അത്യാധുനിക ലിക്വിഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിന്റെ ജ്വലനം കുറയ്ക്കുന്നതിന് വലിയ ശ്രമങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, അസ്ഥിരമല്ലാത്ത സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുകളുടെ ഉപയോഗം വലിയ വാഗ്ദാനങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്.സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾ പ്രധാനമായും രണ്ട് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: അജൈവ സെറാമിക് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾ [സൾഫൈഡുകൾ, ഓക്സൈഡുകൾ, നൈട്രൈഡുകൾ, ഫോസ്ഫേറ്റുകൾ, മുതലായവ] സോളിഡ് പോളിമർ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾ [പോളി (എഥിലീൻ ഓക്സൈഡ്), പോളിഅക്രിലോണിട്രൈൽ മുതലായവ പോളിമറുകളുമായുള്ള ലി ലവണങ്ങളുടെ മിശ്രിതം.ഖര ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുകൾ മെച്ചപ്പെടുത്താനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ ഇവിടെ വിശദമാക്കില്ല, കാരണം ഈ വിഷയം ഇതിനകം തന്നെ നിരവധി സമീപകാല അവലോകനങ്ങളിൽ നന്നായി സംഗ്രഹിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഔട്ട്ലുക്ക്

മുൻകാലങ്ങളിൽ, ബാറ്ററി സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി നിരവധി പുതിയ സാമഗ്രികൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, എന്നിരുന്നാലും പ്രശ്നം ഇതുവരെ പൂർണ്ണമായും പരിഹരിച്ചിട്ടില്ല.കൂടാതെ, ഓരോ വ്യത്യസ്‌ത ബാറ്ററി കെമിസ്ട്രിയിലും സുരക്ഷാ പ്രശ്‌നങ്ങൾക്ക് അടിസ്ഥാനമായ സംവിധാനങ്ങൾ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു.അങ്ങനെ, വ്യത്യസ്ത ബാറ്ററികൾക്ക് അനുയോജ്യമായ പ്രത്യേക വസ്തുക്കൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യണം.കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ രീതികളും നന്നായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത മെറ്റീരിയലുകളും ഇനിയും കണ്ടെത്താനുണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ വിശ്വസിക്കുന്നു.ഭാവിയിലെ ബാറ്ററി സുരക്ഷാ ഗവേഷണത്തിന് സാധ്യമായ നിരവധി ദിശകൾ ഞങ്ങൾ ഇവിടെ പട്ടികപ്പെടുത്തുന്നു.

ഒന്നാമതായി, LIB-കളുടെ ആന്തരിക ആരോഗ്യ അവസ്ഥകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനും നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനുമായി സിറ്റുവിൽ അല്ലെങ്കിൽ ഓപ്പറാൻഡോ രീതികൾ വികസിപ്പിക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്.ഉദാഹരണത്തിന്, തെർമൽ റൺവേ പ്രക്രിയ LIB-കൾക്കുള്ളിലെ ആന്തരിക താപനില അല്ലെങ്കിൽ മർദ്ദം വർദ്ധനയുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ബാറ്ററികൾക്കുള്ളിലെ താപനില വിതരണം വളരെ സങ്കീർണ്ണമാണ്, കൂടാതെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾക്കും ഇലക്ട്രോഡുകൾക്കും സെപ്പറേറ്ററുകൾക്കുമുള്ള മൂല്യങ്ങൾ കൃത്യമായി നിരീക്ഷിക്കാൻ രീതികൾ ആവശ്യമാണ്.അതിനാൽ, വ്യത്യസ്‌ത ഘടകങ്ങൾക്കായി ഈ പാരാമീറ്ററുകൾ അളക്കാൻ കഴിയുന്നത് രോഗനിർണ്ണയത്തിനും അതുവഴി ബാറ്ററി സുരക്ഷാ അപകടങ്ങൾ തടയുന്നതിനും നിർണായകമാണ്.

ബാറ്ററി സുരക്ഷയ്ക്ക് സെപ്പറേറ്ററുകളുടെ താപ സ്ഥിരത നിർണായകമാണ്.ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കങ്ങളുള്ള പുതുതായി വികസിപ്പിച്ച പോളിമറുകൾ സെപ്പറേറ്ററിന്റെ താപ സമഗ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഫലപ്രദമാണ്.എന്നിരുന്നാലും, അവയുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ ഇപ്പോഴും താഴ്ന്നതാണ്, ബാറ്ററി അസംബ്ലി സമയത്ത് അവയുടെ പ്രോസസ്സബിലിറ്റി വളരെ കുറയുന്നു.മാത്രമല്ല, പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങൾക്കായി പരിഗണിക്കേണ്ട ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ് വില.

സോളിഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റുകളുടെ വികസനം LIB-കളുടെ സുരക്ഷാ പ്രശ്‌നങ്ങൾക്കുള്ള ആത്യന്തിക പരിഹാരമാണെന്ന് തോന്നുന്നു.സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് തീപിടുത്തങ്ങളുടെയും സ്ഫോടനങ്ങളുടെയും അപകടസാധ്യതയ്‌ക്കൊപ്പം ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക ഷോർട്ടിംഗിന്റെ സാധ്യതയെ വളരെയധികം കുറയ്ക്കും.ഖര ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ പുരോഗതിക്കായി വലിയ ശ്രമങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, അവയുടെ പ്രകടനം ദ്രാവക ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളേക്കാൾ വളരെ പിന്നിലാണ്.അജൈവ, പോളിമർ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെ സംയുക്തങ്ങൾ വലിയ സാധ്യതകൾ കാണിക്കുന്നു, പക്ഷേ അവയ്ക്ക് സൂക്ഷ്മമായ രൂപകൽപ്പനയും തയ്യാറെടുപ്പും ആവശ്യമാണ്.അജൈവ-പോളിമർ ഇന്റർഫേസുകളുടെ ശരിയായ രൂപകൽപ്പനയും അവയുടെ വിന്യാസത്തിന്റെ എഞ്ചിനീയറിംഗും കാര്യക്ഷമമായ ലി-അയോൺ ഗതാഗതത്തിന് നിർണായകമാണെന്ന് ഞങ്ങൾ ഊന്നിപ്പറയുന്നു.

ലിക്വിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ജ്വലനം ചെയ്യാവുന്ന ഒരേയൊരു ബാറ്ററി ഘടകം മാത്രമല്ല എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്.ഉദാഹരണത്തിന്, LIB-കൾ ഉയർന്ന ചാർജ്ജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, കത്തുന്ന ലിത്തിയേഡ് ആനോഡ് മെറ്റീരിയലുകളും (ഉദാഹരണത്തിന്, ലിത്തിയേഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ്) ഒരു വലിയ സുരക്ഷാ ആശങ്കയാണ്.സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ തീയെ കാര്യക്ഷമമായി തടയാൻ കഴിയുന്ന ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റുകൾ അവയുടെ സുരക്ഷ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് വളരെയധികം ആവശ്യപ്പെടുന്നു.പോളിമർ ബൈൻഡറുകളുടെയോ ചാലക ചട്ടക്കൂടുകളുടെയോ രൂപത്തിൽ ഫ്ലേം റിട്ടാർഡന്റുകൾ ഗ്രാഫൈറ്റുമായി കലർത്താം.

ബാറ്ററി സുരക്ഷ തികച്ചും സങ്കീർണ്ണവും സങ്കീർണ്ണവുമായ ഒരു പ്രശ്നമാണ്.ബാറ്ററി സുരക്ഷയുടെ ഭാവി കൂടുതൽ വിപുലമായ സ്വഭാവരൂപീകരണ രീതികൾക്ക് പുറമേ ആഴത്തിലുള്ള ധാരണയ്ക്കായി അടിസ്ഥാന മെക്കാനിസ്റ്റിക് പഠനങ്ങളിൽ കൂടുതൽ ശ്രമങ്ങൾ ആവശ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് മെറ്റീരിയലുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയെ നയിക്കുന്നതിന് കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.ഈ അവലോകനം മെറ്റീരിയൽ-ലെവൽ സുരക്ഷയിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നുവെങ്കിലും, LIB-കളുടെ സുരക്ഷാ പ്രശ്‌നം പരിഹരിക്കുന്നതിന് ഒരു സമഗ്ര സമീപനം ആവശ്യമാണെന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്, അവിടെ മെറ്റീരിയലുകളും സെൽ ഘടകങ്ങളും ഫോർമാറ്റും ബാറ്ററി മൊഡ്യൂളും പായ്ക്കുകളും ബാറ്ററികളെ വിശ്വസനീയമാക്കുന്നതിന് തുല്യ പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. അവ വിപണിയിൽ എത്തിക്കുന്നു.