I. ভূমিকা
লিথিয়াম ব্যাটারি, একটি গুরুত্বপূর্ণ শক্তি সঞ্চয়স্থান ডিভাইস হিসাবে, আধুনিক সমাজে যেমন বৈদ্যুতিক যানবাহন এবং পোর্টেবল বৈদ্যুতিন ডিভাইসগুলিতে ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়েছে। তবে, লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি ব্যবহারের সময় শর্ট সার্কিটগুলি অনুভব করতে পারে, যা কেবল ব্যাটারির কার্যকারিতা প্রভাবিত করে না তবে আগুন এবং বিস্ফোরণের মতো গুরুতর সুরক্ষা সমস্যাগুলিও ট্রিগার করতে পারে। লিথিয়াম ব্যাটারি পারফরম্যান্স পরিমাপের জন্য অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের অন্যতম মূল সূচক। অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি ব্যাটারি স্রাব ক্ষমতা হ্রাস, ক্ষমতা হ্রাস এবং একটি সংক্ষিপ্ত পরিষেবা জীবন হ্রাস করে। অতএব, শর্ট সার্কিটের সময় লিথিয়াম ব্যাটারিতে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধির কারণগুলি অধ্যয়ন করার ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ তাত্ত্বিক এবং ব্যবহারিক তাত্পর্য রয়েছে।
Ii। লিথিয়াম ব্যাটারি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের রচনা
লিথিয়াম ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের মূলত ওহমিক প্রতিরোধের এবং মেরুকরণ প্রতিরোধের সমন্বয়ে গঠিত। ওহমিক প্রতিরোধের মধ্যে ইলেক্ট্রোডগুলির নিজের প্রতিরোধের, ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণটির প্রতিরোধের, বিভাজকের মাইক্রোপোরগুলির মধ্য দিয়ে যাওয়া আয়নগুলির দ্বারা প্রতিরোধের মুখোমুখি হওয়া এবং ধনাত্মক\/নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড এবং বিভাজকের মধ্যে যোগাযোগের প্রতিরোধের অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। পোলারাইজেশন প্রতিরোধের ব্যাটারি চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের সময় বৈদ্যুতিন রাসায়নিক মেরুকরণ এবং ঘনত্বের মেরুকরণ সহ ইলেক্ট্রোড মেরুকরণের কারণে গঠিত পরিবাহী প্রতিরোধ। বৈদ্যুতিন প্রতিক্রিয়ার আলগাতার কারণে বৈদ্যুতিন রাসায়নিক মেরুকরণ ঘটে, যখন ঘনত্বের মেরুকরণ বৈদ্যুতিন পৃষ্ঠের নিকটে আয়ন ঘনত্বের পরিবর্তনের কারণে ঘটে।
Iii। শর্ট সার্কিটের সময় লিথিয়াম ব্যাটারিগুলিতে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের কারণগুলির বিশ্লেষণ বিশ্লেষণ
(I) উপাদান স্তরের মূল কারণগুলি
1. ইতিবাচক এবং নেতিবাচক সক্রিয় উপকরণগুলির বিভাজন
Positive electrode materials (such as NCM, LFP) may experience a decrease in electronic conductivity due to the dissolution of transition metals or structural collapse. For example, during the long-term cycling of a battery, transition metal ions in the positive electrode material may dissolve into the electrolyte, leading to structural changes in the positive electrode material and a reduction in its electronic conductivity. Negative electrode graphite may increase lithium ion migration resistance due to the growth of lithium dendrites or an excessively thick SEI film (>100 এনএম)। লিথিয়াম ডেনড্রাইটগুলির বৃদ্ধি বিভাজককে খোঁচা দিতে পারে, ব্যাটারি শর্ট সার্কিটের কারণ হতে পারে, যখন একটি অতিরিক্ত ঘন এসইআই ফিল্ম লিথিয়াম আয়ন স্থানান্তরকে বাধা দিতে পারে এবং ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধকে বাড়িয়ে তুলতে পারে।
2. ইলেক্ট্রোলাইট বার্ধক্য এবং ইন্টারফেস সমস্যা
ইলেক্ট্রোলাইট পচন পণ্যগুলি (যেমন এলআইএফ, লাইকো ₃) ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠের উপর জমে থাকে, একটি উচ্চ-প্রতিবন্ধী ইন্টারফেস স্তর গঠন করে। উচ্চ-তাপমাত্রা বা ওভারচার্জ অবস্থার অধীনে, ইলেক্ট্রোলাইট সান্দ্রতা বৃদ্ধি পায় এবং লিথিয়াম আয়ন পরিবহন দক্ষতা হ্রাস পায়। উদাহরণস্বরূপ, যখন কোনও ব্যাটারি উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে থাকে, তখন ইলেক্ট্রোলাইটের সান্দ্রতা বৃদ্ধি পায় এবং লিথিয়াম আয়নগুলির স্থানান্তর হার ধীর হয়ে যায়, যার ফলে ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি ঘটে।
3. বর্তমান সংগ্রাহক এবং ট্যাব অবক্ষয়
অ্যালুমিনিয়াম\/তামা ফয়েল এর জারণ বা জারা যোগাযোগের প্রতিরোধের বৃদ্ধি (উচ্চ-মানবতার পরিবেশে সাধারণ) বৃদ্ধি করে। ট্যাব ওয়েল্ডিং পয়েন্ট বা উপাদান ক্লান্তি (যেমন কম্পনের অবস্থার অধীনে) ভার্চুয়াল ওয়েল্ডিং স্থানীয় প্রতিরোধের গুণকে বাড়িয়ে তোলে। ব্যাটারি ব্যবহারের সময়, বর্তমান সংগ্রাহক এবং ট্যাবগুলি পরিবেশগত কারণগুলির কারণে জারণ বা জারা হতে পারে, যার ফলে যোগাযোগের প্রতিরোধের বৃদ্ধি ঘটে। একই সময়ে, ট্যাব ওয়েল্ডিং পয়েন্ট বা উপাদান ক্লান্তির ভার্চুয়াল ওয়েল্ডিং স্থানীয় প্রতিরোধেরও বাড়িয়ে তুলতে পারে।
(Ii) প্রক্রিয়া ত্রুটিগুলির সুপারপজিশন প্রভাব
1. ইলেক্ট্রোড শিটের ইউএনভেন লেপ
আরিয়াল ঘনত্বের ওঠানামা (± 5% বা তার বেশি) অসম বর্তমান বিতরণ এবং স্থানীয় মেরুকরণ প্রতিরোধের উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি ঘটায়। যদি ইলেক্ট্রোড শিটগুলির আবরণ অসম হয় তবে এর ফলে ব্যাটারির অভ্যন্তরে অসম বর্তমান বিতরণ হবে, নির্দিষ্ট অঞ্চলে অতিরিক্ত পরিমাণে বর্তমান ঘনত্ব রয়েছে, যার ফলে স্থানীয় মেরুকরণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি ঘটে।
2.স্ট্যাকিং\/উইন্ডিং প্রক্রিয়াগুলিতে ত্রুটি
ইলেক্ট্রোড শিটগুলির মিসিলাইনমেন্টটি প্রান্ত বুড় যোগাযোগের দিকে পরিচালিত করে, মাইক্রো-শর্ট সার্কিট এবং অতিরিক্ত প্রতিবন্ধকতার ঝুঁকি বাড়িয়ে তোলে। ব্যাটারি উত্পাদন চলাকালীন, যদি স্ট্যাকিং বা উইন্ডিং প্রক্রিয়াতে ত্রুটি থাকে তবে এটি ইলেক্ট্রোড শীটগুলির ভুল ধারণা তৈরি করতে পারে, যা প্রান্ত বুড় যোগাযোগের দিকে পরিচালিত করে, মাইক্রো-শর্ট সার্কিট এবং অতিরিক্ত প্রতিবন্ধকতার ঝুঁকি বাড়িয়ে তোলে।
3.অপর্যাপ্ত ইলেক্ট্রোলাইট ইনজেকশন এবং ভেজা
ইলেক্ট্রোলাইটটি বিভাজক ছিদ্রগুলিতে পুরোপুরি প্রবেশ করে না (ভেজা ডিগ্রি <90%), অবরুদ্ধ আয়ন চ্যানেলগুলি। যদি ইলেক্ট্রোলাইট বিভাজক ছিদ্রগুলিতে পুরোপুরি প্রবেশ না করে তবে এটি আয়ন চ্যানেলগুলিকে অবরুদ্ধ করবে, লিথিয়াম আয়নগুলির স্থানান্তর হারকে ধীর করে দেবে এবং ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি করবে।
(Iii) ব্যবহারের পরিবেশ এবং অপারেটিং শর্তগুলির প্রভাব
1.নিম্ন-তাপমাত্রা পরিবেশ
ইলেক্ট্রোলাইটের আয়নিক পরিবাহিতা 50%এরও বেশি হ্রাস পায় এবং ওহমিক প্রতিরোধ এবং মেরুকরণ প্রতিরোধ উভয়ই বৃদ্ধি পায়। নিম্ন-তাপমাত্রার পরিবেশে, ইলেক্ট্রোলাইটের আয়নিক পরিবাহিতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়, যার ফলে ব্যাটারি ওহমিক প্রতিরোধ এবং মেরুকরণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি ঘটে।
2.উচ্চ-হারের চার্জিং এবং স্রাব
ঘনত্বের মেরুকরণ তীব্র হয়, ভোল্টেজ প্ল্যাটফর্মটি ধসে পড়ে এবং কার্যকর অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের 20% - 40% বৃদ্ধি পায়। যখন কোনও ব্যাটারি উচ্চ-হারের চার্জিং এবং স্রাবের মধ্য দিয়ে যায়, তখন ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠের নিকটে আয়ন ঘনত্ব দ্রুত পরিবর্তিত হয়, যার ফলে তীব্র ঘনত্বের মেরুকরণ এবং ব্যাটারি কার্যকর অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি ঘটে।
3.দীর্ঘমেয়াদী সাইক্লিং এজিং
সক্রিয় লিথিয়াম ক্ষতি এবং ইলেক্ট্রোড পোরোসিটি হ্রাসের মতো ক্রমবর্ধমান প্রভাবগুলি বার্ষিক অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধির হারকে 5%ছাড়িয়ে যায়। একটি ব্যাটারির দীর্ঘমেয়াদী সাইক্লিং ব্যবহারের সময়, সক্রিয় লিথিয়াম ধীরে ধীরে হ্রাস পায় এবং ইলেক্ট্রোড পোরোসিটিও হ্রাস পায়। এই ক্রমবর্ধমান প্রভাবগুলি বার্ষিক অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধির হার 5%ছাড়িয়ে যায়।
(Iv) শর্ট সার্কিটগুলির কারণে স্থানীয় অতিরিক্ত গরম এবং কাঠামোগত ক্ষতি
1. লোকাল ওভারহাইটিং
শর্ট সার্কিট চলাকালীন উত্পন্ন বৃহত স্রোত ব্যাটারির অভ্যন্তরে স্থানীয় তাপমাত্রায় তীব্র বৃদ্ধি বাড়ে। উচ্চ তাপমাত্রা ব্যাটারি অভ্যন্তরীণ উপকরণগুলির অবক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে, যেমন ইলেক্ট্রোলাইট পচন এবং বৈদ্যুতিন উপাদান কাঠামোর পরিবর্তনগুলি আরও বাড়িয়ে তোলে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের। উদাহরণস্বরূপ, যখন কোনও ব্যাটারি একটি শর্ট সার্কিটের অভিজ্ঞতা অর্জন করে, শর্ট সার্কিটের অবস্থানটি প্রচুর পরিমাণে তাপ উত্পন্ন করে, যার ফলে স্থানীয় তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় এবং ইলেক্ট্রোলাইট পচন করে, একটি উচ্চ-প্রতিবন্ধী ইন্টারফেস স্তর গঠন করে এবং ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি করে।
2. স্ট্রাকচারাল ক্ষতি
শর্ট সার্কিটের সময় উত্পন্ন বিশাল কারেন্ট এবং তাপ ব্যাটারির অভ্যন্তরে কাঠামোগত ক্ষতি হতে পারে, যেমন বিভাজক গলনা এবং ইলেক্ট্রোড উপাদানগুলির বিকৃতি। এই কাঠামোগত ক্ষতিগুলি ব্যাটারির আয়ন এবং ইলেক্ট্রন পরিবহন চ্যানেলগুলিকে সরাসরি প্রভাবিত করে, যার ফলে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি ঘটে। উদাহরণস্বরূপ, একটি শর্ট সার্কিটের সময় উত্পন্ন উচ্চ তাপমাত্রা বিভাজককে গলে যেতে পারে, ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে সরাসরি যোগাযোগের কারণ হতে পারে, একটি বৃহত্তর শর্ট সার্কিট কারেন্ট গঠন করে এবং বৈদ্যুতিন উপকরণগুলির কাঠামোকে ক্ষতিগ্রস্থ করে, ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি করে।
Iv। উপসংহার
শর্ট সার্কিটের সময় লিথিয়াম ব্যাটারিগুলিতে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধির কারণগুলি বহুমুখী হয়, যার মধ্যে রয়েছে উপাদান-স্তরের মূল কারণগুলি, প্রক্রিয়া ত্রুটিগুলির সুপারপজিশন প্রভাব, ব্যবহারের পরিবেশ এবং অপারেটিং অবস্থার প্রভাব এবং শর্ট সার্কিটের কারণে স্থানীয় ওভারহিটিং এবং কাঠামোগত ক্ষতি। এই কারণগুলি একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে, সম্মিলিতভাবে শর্ট সার্কিটের সময় লিথিয়াম ব্যাটারিতে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি ঘটায়। লিথিয়াম ব্যাটারিগুলির নকশা, উত্পাদন, ব্যবহার এবং রক্ষণাবেক্ষণের জন্য এই কারণগুলি বোঝা অত্যন্ত তাত্পর্যপূর্ণ। ব্যাটারি ডিজাইনের পর্যায়ে, উপযুক্ত উপকরণগুলি নির্বাচন করা উচিত এবং ব্যাটারি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের হ্রাস করতে অনুকূলিত প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি। ব্যাটারি ব্যবহারের সময়, ব্যাটারিটি কঠোর ব্যবহারের পরিবেশ যেমন উচ্চ তাপমাত্রা, নিম্ন তাপমাত্রা এবং উচ্চ আর্দ্রতা থেকে দূরে রাখা উচিত এবং ব্যাটারির চার্জিং এবং ডিসচার্জিং হারটি ব্যাটারি পরিষেবা জীবন বাড়ানোর জন্য এবং ব্যাটারি সুরক্ষা নিশ্চিত করার জন্য যুক্তিসঙ্গতভাবে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত। একই সময়ে, ইতিমধ্যে একটি শর্ট সার্কিটের অভিজ্ঞতা অর্জনকারী ব্যাটারিগুলির জন্য, আরও গুরুতর সুরক্ষার সমস্যাগুলি ট্রিগার এড়াতে সময়োপযোগী চিকিত্সা করা উচিত। ভবিষ্যতের গবেষণায় শর্ট সার্কিট চলাকালীন লিথিয়াম ব্যাটারিগুলিতে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধির প্রক্রিয়াটি আরও কার্যকর করা উচিত এবং লিথিয়াম ব্যাটারির কার্যকারিতা এবং সুরক্ষা উন্নত করতে আরও কার্যকর ব্যাটারি পরিচালনা এবং সুরক্ষা প্রযুক্তি বিকাশ করা উচিত।