Alyuminiy{0}}Qoplangan litiy-Ion batareyalar uchun korroziya mexanizmlari, ishlamay qolish usullari va tizimli himoya strategiyalari

Alyuminiy batareya korpuslarining korroziyasi asosan ikki turga bo'linadi: tashqi korroziya va ichki korroziya. Tashqi korroziya batareyaning alyuminiy korpusining sirtini toʻgʻridan-toʻgʻri emiruvchi-saqlash yoki ishlatish vaqtida kislotalar va ishqorlar (masalan, yomgʻir suvi yoki tozalash vositalari) kabi korroziv moddalarning-ta'siridan kelib chiqadi. Ichki korroziya, aksincha, hiyla-nayrang va potentsial xavfliroqdir; uning asosiy sababi ma'lum elektrokimyoviy sharoitlarda lityumning alyuminiy strukturasiga interkalatsiyasida yotadi. Alyuminiy korpusning potentsiali 0,2 dan 0,4 V gacha (Li/Li⁺ ga nisbatan) pasayganda, Li⁺ ionlari alyuminiy kristall panjarasiga qo'shilib, LiAl va Li₃Al₂ kabi intermetalik qotishmalarni hosil qiladi.

Bu jarayon panjaraning kengayishiga va yorilishiga olib keladi, natijada alyuminiy kukunga aylanadi, metall yorqinligini yo'qotadi va gözenekli korroziya qatlamini hosil qiladi. Ushbu buzilish jarayoni odatda salbiy elektrod va alyuminiy korpus o'rtasida tasodifiy qisqa tutashuv tufayli yuzaga keladi.

Ichki korroziya sodir bo'lishi uchun bir vaqtning o'zida uchta shart bajarilishi kerak: elektron yo'l, ion yo'li va korroziv potentsial mavjudligi. Ulardan ion yo'li (elektrolit bilan ta'minlangan) muqarrar; shuning uchun elektron yo'lini blokirovka qilish va potentsial farqni nazorat qilish korroziyaning oldini olishning asosiy strategiyasini tashkil qiladi. Standart konstruksiyalarda prizmatik batareya xujayrasining alyuminiy korpusi izolyatsion materiallardan (masalan, izolyatsion plyonkalar yoki yuqori{2}}qopqoq qistirmalari) foydalanish orqali salbiy elektrod va korpus o'rtasida to'liq elektr izolyatsiyasini ta'minlaydi.

Biroq, agar manfiy elektrod korpusning ichki devoriga{0}}ishlab chiqarishdagi nuqsonlar (masalan, haddan tashqari uzun elektrod yorliqlari, joy almashgan izolyatsion yopishtiruvchi moddalar yoki o'rashning yomon inkapsulyatsiyasi) yoki tashqi mexanik shikastlanishlar tufayli- tegsa, manfiy elektrod va korpus o'rtasidagi kuchlanish 0 V ga yaqinlashadi, buning natijasida zaruriy shart-sharoitlar yaratiladi. korroziya. Eksperimental tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bir necha zaryad{7}}zaryad qilish davrlaridan so'ng, bunday buzilgan batareyalar tez-tez portlashdan himoyalangan valf- yaqinida teshilishlar va elektrolitlar oqishi kuzatiladi.

Bundan tashqari, tashqi qisqa tutashuvlar ham bir xil darajada xavf tug'diradi. Agar akkumulyator korpusining tashqi yuzasi qoldiq elektrolitlar yoki tashqi metall buyumlar (masalan, sinov moslamalari yoki simlar) bilan- aloqa qilish natijasida salbiy terminalga o'tkazuvchi yo'lni o'rnatsa-, u xuddi shunday tarzda korpus kuchlanishini korroziv potentsial diapazonga tushirishi mumkin. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, korpusining dastlabki kuchlanishi 1–2 V bo'lgan batareyalar manfiy terminali bilan sun'iy qisqa tutashuv o'rnatilgandan so'ng zaryadsizlanish davrlariga- duchor bo'lganda, alyuminiy korpusning korroziya belgilari tezda namoyon bo'ladi. Batareya to'plami (PACK) darajasida, agar qo'shni alohida hujayralarning alyuminiy korpuslari elektr bilan aloqa qilsa, u butun seriyali zanjir bo'ylab potentsial taqsimotni o'zgartiradi. Bu alohida alohida hujayralardagi korpus kuchlanishining g'ayritabiiy darajada pasayishiga-yoki hatto salbiy-bo'lib ketishiga olib kelishi mumkin, bu esa mahalliy korroziyani keltirib chiqarishi mumkin. Misol uchun, uch{12}}hujayrali batareyalar to'plamida birinchi va oxirgi kataklarning alyuminiy korpuslari orasidagi qisqa tutashuv klemens korpusining kuchlanishini -1,5 V ga tushirishi va shu bilan uning ishdan chiqishini tezlashtirishi mumkin.

Atrof-muhit omillarini ham e'tibordan chetda qoldirmaslik kerak. Yangi energiya vositalari uchun moʻljallangan alyuminiy korpusli akkumulyator zaif kislotali suvga (pH ≈ 5) botirilsa, hatto quritgandan keyin ham korpus kuchlanishini toʻliq tiklash qiyin boʻlib qoladi. Zaryadlash va tushirish davrlari ushbu buzilgan holatda davom etsa, korroziya tezligi sezilarli darajada tezlashadi. Buning sababi, namlikning mavjudligi qo'shimcha ion yo'llarini keltirib chiqaradi, nopoklik ionlari esa elektrokimyoviy reaktsiyalarni katalizlaydi. Eng muhimi, korpusning past kuchlanishi sharoitida metall lityum to'g'ridan-to'g'ri alyuminiy korpus yuzasiga cho'kishi mumkin, bu esa qotishma korroziyasini yanada kuchaytiradi.

Korroziyaning batareyaning ishlashiga ta'siri kechiktirilgan ta'sir ko'rsatadi. Dastlabki bosqichda (masalan, dastlabki 400 tsikl) qayta zaryadlanuvchi alyuminiy korpusli akkumulyatorning sig'imini ushlab turish- oddiy, korroziyasiz birlikdan farq qilmaydi; biroq, velosipedda harakatlanish davom etar ekan, faol litiy alyuminiy korpusida sodir bo'ladigan litiylanish reaktsiyalarida doimiy ravishda iste'mol qilinadi, bu esa katodda faol moddaning qaytarilmas yo'qolishiga olib keladi. 1500 tsikldan so'ng, korroziyaga uchragan batareyaning quvvatini ushlab turish 88% dan 60% gacha tushishi mumkin. Tezlik ko'rsatkichlari bo'yicha, 5C dan past bo'shatish tezligida sezilarli farqlar kuzatilmaydi; shu bilan birga, 10C dan yuqori zaryadsizlanish tezligida korroziyaga uchragan batareyaning ichki qarshiligi oshadi, natijada ishlash sezilarli darajada yomonlashadi.