ໃນຂົງເຂດເຕັກໂນໂລຊີຫມໍ້ໄຟ lithium ທີ່ຕິດຕາມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງແລະຄວາມປອດໄພສູງ,ອາລູມິນຽມ hydroxide(Al(OH)₃) ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການເຄືອບວັດສະດຸ electrode ໃນທາງບວກ, ການເຄືອບເຊລາມິກຕົວແຍກ, ແລະລະບົບອົງປະກອບ electrolyte ແຂງເນື່ອງຈາກຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດແລະຄຸນສົມບັດຕ້ານ flame. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ຕົວກໍານົດການຕິດຕາມທີ່ຖືກປະເມີນຕໍ່າກວ່າ - ເນື້ອໃນຂອງໂຊດຽມ ion (Na⁺) - ອາດຈະກາຍເປັນອັນຕະລາຍຮ້າຍແຮງຕໍ່ການເສື່ອມສະພາບຂອງປະສິດທິພາບຫມໍ້ໄຟຫຼືແມ້ກະທັ້ງຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຄວາມປອດໄພ. ບົດຄວາມນີ້ຈະວິເຄາະຢ່າງເລິກເຊິ່ງແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ, ກົນໄກ, ແລະຮູບແບບຄວາມລົ້ມເຫຼວລະບົບຕ່ອງໂສ້ຂອງ impurities sodium ຈາກທັດສະນະຂອງວິທະຍາສາດການໂຕ້ຕອບ electrochemical ແລະວິສະວະກໍາຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງອຸປະກອນການ.
ໄອອອນໂຊດຽມໃນອາລູມີນຽມໄຮໂດຣໄຊເກຣດຊັ້ນແບດເຕີລີ່ lithium ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນມາຈາກການຕົກຄ້າງໃນຂະບວນການທີ່ບໍ່ໄດ້ຖືກໂຍກຍ້າຍອອກຢ່າງສົມບູນໃນລະຫວ່າງການຜະລິດອຸດສາຫະກໍາຂອງມັນ (ເຊັ່ນຂະບວນການ Bayer), ແລະມີຢູ່ໃນຮູບແບບຂອງ Na ₂ O ທີ່ລະລາຍຫຼື adsorbed Na ⁺. ເຖິງແມ່ນວ່າເນື້ອໃນແມ່ນພຽງແຕ່ສອງສາມຮ້ອຍສ່ວນຕໍ່ລ້ານ (ppm), ຜົນກະທົບຂອງມັນຈະຂະຫຍາຍອອກຢ່າງໄວວາໃນສະພາບແວດລ້ອມ electrochemical harsh ຂອງວົງຈອນຫມໍ້ໄຟໃນໄລຍະຍາວ, ກາຍເປັນ "ມ້າ Trojan" ທີ່ທໍາລາຍຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງການໂຕ້ຕອບ electrode electrolyte.
1. ກະຕຸ້ນປະຕິກິລິຍາຂ້າງຄຽງຂອງການໂຕ້ຕອບທີ່ບໍ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ແລະການເສື່ອມສະພາບຂອງຮູບເງົາ SEI
ໃນດ້ານລົບຂອງ electrode (ປົກກະຕິແລ້ວ graphite), ທ່າແຮງການຫຼຸດຜ່ອນຂອງ sodium ions (≈ -2.7 V ທຽບ Li ⁺/Li) ແມ່ນສູງກວ່າຂອງ lithium ions. ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການການສາກໄຟຄັ້ງທໍາອິດ (ການສ້າງຕັ້ງ) ຂອງຫມໍ້ໄຟ, Na ⁺ຈະໄດ້ຮັບຄວາມພິເສດຈະໄດ້ຮັບການປະຕິກິລິຍາການຫຼຸດຜ່ອນທີ່ບໍ່ປ່ຽນແປງຢູ່ໃນດ້ານ graphite ເທິງ Li ⁺:
Na⁺ + e⁻ → Na (ໂລຫະ)
ໂຊດຽມຂອງໂລຫະທີ່ຜະລິດຈະປະຕິກິລິຍາຢ່າງຮຸນແຮງກັບ electrolyte ອິນຊີ (ເຊັ່ນ: EC/DEC), ບໍລິໂພກ lithium ແລະ electrolyte ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວເປັນຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍ, ແລະສ້າງຫນ້າກາກໃບຫນ້າຂອງ electrolyte solid porous (SEI). ຮູບເງົາ SEI ທີ່ແປກປະຫຼາດແລະບໍ່ໝັ້ນຄົງນີ້ນໍາໄປສູ່:
·ປະສິດທິພາບຂອງ Coulombic ເບື້ອງຕົ້ນ (ICE) ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ: lithium ຫຼາຍແມ່ນບໍລິໂພກຢ່າງບໍ່ປ່ຽນແປງ.
·ການເພີ່ມຂື້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນການໂຕ້ຕອບ impedance: SEI ທີ່ບໍ່ສະເຫມີກັນນໍາໄປສູ່ການເສື່ອມສະພາບຂອງ kinetics ການຂົນສົ່ງ lithium ion.
· ການບໍລິໂພກ electrolyte ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ: ເຮັດໃຫ້ແບດເຕີຣີແຫ້ງກ່ອນໄວອັນຄວນແລະເລັ່ງການທໍາລາຍຄວາມສາມາດ.
2. ການກັດກ່ອນຂອງຕົວເກັບປະຈຸອາລູມິນຽມ catalytic ແລະວົງຈອນສັ້ນພາຍໃນຂອງຫມໍ້ໄຟ
ຢູ່ດ້ານ electrode ບວກ (ແຮງດັນທີ່ເຮັດວຽກປົກກະຕິແລ້ວ> 3.7 V), ການປະກົດຕົວຂອງ sodium ions ຈະຊ່ວຍເລັ່ງການກັດກ່ອນຂອງແຜ່ນອາລູມິນຽມຕົວເກັບປະຈຸທີ່ມີຈໍານວນ HF ທີ່ຜະລິດໂດຍການທໍາລາຍຂອງເກືອ lithium (ເຊັ່ນ LiPF ₆).
4Al + 12HF + 3O₂ → 4AlF₃ + 6H₂O
ການປະກົດຕົວຂອງ Na ⁺ ຈະປະກອບເປັນ NaF ກັບ F ⁻, ທ້ອງຖິ່ນມີການປ່ຽນແປງທ່າແຮງ corrosion ແລະເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນ electrolyte ສໍາລັບຈຸລັງຕົ້ນຕໍ corrosion, ເລັ່ງຂະບວນການ corrosion.
ຜົນສະທ້ອນຂອງການກັດກ່ອນແມ່ນຮ້າຍແຮງທີ່ສຸດ:
· perforation ທ້ອງຖິ່ນຫຼືກະດູກຫັກຂອງຕົວເກັບປະຈຸ: ນໍາໄປສູ່ການ detachment ຂອງສານທີ່ຫ້າວຫັນແລະ collapse ຂອງເຄືອຂ່າຍ conduction ເອເລັກໂຕຣນິກ.
·ຜະລິດຕະພັນການກັດກ່ອນ (ເຊັ່ນ: AlF₃) ເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນ.
·ຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການເສຍຊີວິດຫຼາຍທີ່ສຸດ: ເສດໂລຫະອາລູມິນຽມທີ່ເກີດຈາກການກັດກ່ອນອາດຈະເຈາະຝາອັດປາກມົດລູກ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດວົງຈອນສັ້ນຈຸນລະພາກພາຍໃນ, ເຊິ່ງສາມາດພັດທະນາໄປສູ່ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນໄດ້ງ່າຍພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການລ່ວງລະເມີດຄວາມຮ້ອນ.
3. ການທໍາລາຍໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງໄລຍະຂອງວັດສະດຸ electrode ໃນທາງບວກ
ເມື່ອ ions ໂຊດຽມເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນດ່າງຂອງວັດສະດຸ electrode ບວກທີ່ລະອຽດອ່ອນຂອງ impurity ເຊັ່ນວັດສະດຸ nickel ternary ສູງ (ເຊັ່ນ: NCM811) ແລະ lithium ອຸດົມສົມບູນ manganese, ມັນສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການບິດເບືອນໂຄງສ້າງທີ່ຮ້າຍແຮງ. ຂະໜາດບໍ່ກົງກັນລະຫວ່າງ Na ⁺ (ລັດສະໝີ ion 1.02 Å) ແລະ Li ⁺ (0.76 Å) ສາມາດນໍາໄປສູ່:
·ຄວາມກົດດັນຂອງເສັ້ນດ່າງແລະການສ້າງ microcrack: ການກະດູກຫັກຂອງອະນຸພາກໃນລະຫວ່າງການເລັ່ງຂະບວນການວົງຈອນ.
·ຂັດຂວາງຊ່ອງທາງການແຜ່ກະຈາຍຂອງ lithium ion: ເພີ່ມທະວີການ impedance ການໂອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດແຮງດັນໄຟຟ້າ polarization.
· ໄລຍະເກືອກອກຂອງທາດຄາຕາລິຕິກ (ເຊັ່ນ: NiO) ການຜະລິດ: ໄລຍະນີ້ແມ່ນ inert electrochemically, ໂດຍກົງເຮັດໃຫ້ການສູນເສຍຄວາມສາມາດ irreversible.
4. ກະຕຸ້ນການຍ່ອຍສະຫຼາຍຂອງ electrolyte ແລະການຜະລິດອາຍແກັສ
Sodium ions, ເປັນອາຊິດ Lewis ທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ສົ່ງເສີມການທໍາລາຍຄວາມຮ້ອນແລະປະຕິກິລິຍາຂ້າງຄຽງ hydrolysis ຂອງ LiPF ₆
LiPF₆ ↔ LiF + PF₅
PF₅ + H₂O (ຕິດຕາມ) → 2HF + POF₃
ການປະກົດຕົວຂອງໂຊດຽມ ions ຈະກະຕຸ້ນຄວາມສົມດຸນຂ້າງເທິງເພື່ອປ່ຽນໄປທາງຂວາ, ຜະລິດ HF ແລະ POF₃ ຫຼາຍຂຶ້ນ. POF₃ ເພີ່ມເຕີມປະຕິກິລິຍາກັບສານລະລາຍ, ຜະລິດອາຍແກັສຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍເຊັ່ນ CO ແລະ CO ₂, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການໃຄ່ບວມຂອງແບດເຕີລີ່ແລະຄວາມກົດດັນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຮັດໃຫ້ເກີດໄພຂົ່ມຂູ່ຕໍ່ຄວາມປອດໄພ.
ການຄົ້ນຄວ້າແລະການປະຕິບັດອຸດສາຫະກໍາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າລະດັບຄວາມປອດໄພສໍາລັບເນື້ອໃນ sodium ແມ່ນເຄັ່ງຄັດທີ່ສຸດ:
·ສໍາລັບການເຄືອບ electrode ໃນທາງບວກຫຼືສານເພີ່ມເຕີມ: ເນື້ອໃນ Na ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຕ້ອງການ <100 ppm, ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກລະດັບສູງຕ້ອງການ <50 ppm.
·ໃຊ້ສໍາລັບການເຄືອບ diaphragm ceramic: ເນື່ອງຈາກຄວາມໃກ້ຊິດກັບ diaphragm ແລະ electrode ລົບ, ຄວາມຕ້ອງການແມ່ນສູງກວ່າ.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຢ່າງຖືກຕ້ອງກໍານົດລັກສະນະລັດ (ສ່ວນໃຫຍ່ທຽບກັບຫນ້າດິນ) ແລະເນື້ອໃນຂອງໂຊດຽມໃນອາລູມິນຽມ hydroxideເປັນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສຸດ. ການສະແດງ spectroscopy ການປ່ອຍອາຍພິດ plasma optical ປະສົມປະສານແບບ inductively ແບບດັ້ງເດີມ (ICP-OES) ສາມາດກໍານົດປະລິມານໂຊດຽມທັງຫມົດ, ແຕ່ບໍ່ສາມາດຈໍາແນກຮູບແບບເຄມີແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງມັນ. ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນທີ່ຈະສົມທົບການທີ່ໃຊ້ເວລາຂອງການບິນຮອງ ion spectrometry ມະຫາຊົນ (TOF-SIMS) ຫຼືການສະແກນກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານກະຈາຍ X-ray spectroscopy (SEM-EDS) ການສະແກນດ້ານເພື່ອກໍານົດວ່າ impurities sodium ໄດ້ຖືກແຈກຢາຍຢ່າງເປັນເອກະພາບຫຼື enriched ເທິງຫນ້າອະນຸພາກ (ອັນສຸດທ້າຍແມ່ນເປັນອັນຕະລາຍຫຼາຍ).
ໃນລະບົບຫມໍ້ໄຟ lithium, ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມບໍລິສຸດຂອງວັດສະດຸທີ່ເຂັ້ມງວດເກືອບ, ເນື້ອໃນ sodium ໃນອາລູມິນຽມ hydroxide ບໍ່ແມ່ນ "ຕົວຊີ້ວັດດ້ານວິຊາການ", ແຕ່ເປັນປັດໃຈຄວາມລົ້ມເຫຼວທີ່ສໍາຄັນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບປະສິດທິພາບເບື້ອງຕົ້ນ, ຊີວິດຮອບວຽນ, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນແລະຂອບເຂດຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟ. ອັນຕະລາຍຂອງມັນຖືກຂະຫຍາຍອອກໂດຍຜ່ານຫຼາຍເສັ້ນທາງເຊັ່ນປະຕິກິລິຍາຂ້າງຄຽງຂອງການໂຕ້ຕອບ, ການກັດກ່ອນຂອງຕົວເກັບລວບລວມໃນປະຈຸບັນ, ແລະຄວາມເສຍຫາຍຂອງໂຄງສ້າງ, ມີອໍານາດການທໍາລາຍຂອງ "ສີ່ຫຼືສອງປອນ".
ດັ່ງນັ້ນ, ສໍາລັບຜູ້ປະຕິບັດທີ່ມຸ່ງຫມັ້ນໃນການຄົ້ນຄວ້າແລະການຜະລິດຄວາມປອດໄພສູງແລະຫມໍ້ໄຟ lithium ອາຍຸຍືນ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງຍົກລະດັບການຄວບຄຸມເນື້ອໃນ sodium ຂອງອາລູມິນຽມ hydroxide ໃນລະດັບຍຸດທະສາດຂອງ "ສູນຄວາມທົນທານຕໍ່ຂໍ້ບົກພ່ອງ". ການແຂ່ງຂັນຂອງວັດສະດຸໃນອະນາຄົດບໍ່ພຽງແຕ່ກ່ຽວກັບການປຽບທຽບຂອງອົງປະກອບຕົ້ນຕໍ, ແຕ່ຍັງກ່ຽວກັບຄວາມສາມາດຄວບຄຸມສູງສຸດຂອງອົງປະກອບ impurity (ເຊັ່ນ Na, K, Fe, Cl). ການເລືອກອາລູມິນຽມ hydroxide ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງທີ່ມີປະລິມານໂຊດຽມຕ່ໍາສຸດແມ່ນເປັນການເຄື່ອນໄຫວທີ່ສະຫລາດເພື່ອສ້າງອຸປະສັກທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ແລະປອດໄພສໍາລັບແບດເຕີຣີຈາກແຫຼ່ງວັດສະດຸ.
