کم درجہ حرارت والے ماحول میں لیتھیم آئن بیٹریوں کا استعمال محدود ہے، کیونکہ ان کے خارج ہونے کی صلاحیت شدید طور پر کم ہو جائے گی اور انہیں کم درجہ حرارت پر چارج نہیں کیا جا سکتا۔ کم درجہ حرارت کی چارجنگ کے دوران، بیٹری کے گریفائٹ الیکٹروڈ پر لتیم آئنوں کا اندراج اور لتیم پلیٹنگ کا رد عمل ایک دوسرے کے ساتھ رہتے ہیں اور ایک دوسرے سے مقابلہ کرتے ہیں۔ کم درجہ حرارت کے حالات میں، گریفائٹ میں لتیم آئنوں کے پھیلاؤ کو روکا جاتا ہے، اور الیکٹرولائٹ کی چالکتا کم ہو جاتی ہے، جس سے اندراج کی شرح میں کمی واقع ہوتی ہے۔ گریفائٹ کی سطح پر، لتیم چڑھانا ردعمل ہونے کا امکان زیادہ ہوتا ہے۔
تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ 3500mAh کی صلاحیت والی بیٹری، اگر -10 ڈگری کے ماحول میں چلائی جائے، 100 سے کم چارجنگ اور ڈسچارجنگ سائیکلوں کے بعد، بیٹری کی صلاحیت میں 500mAh تک تیزی سے کمی کا سامنا کرے گا، اور بنیادی طور پر اس کو ختم کر دیا گیا ہے۔ یعنی، -10 ڈگری کے کام کرنے والے ماحول میں، اگر ایک برقی گاڑی کو دن میں ایک بار چارج اور ڈسچارج کیا جاتا ہے، تو بیٹری کو تین ماہ کے بعد اسکریپ کرکے نئی گاڑی سے تبدیل کرنا ہوگا۔
وہ وجوہات جو لیتھیم آئرن فاسفیٹ بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کو متاثر کرتی ہیں:
1. مثبت الیکٹروڈ کی ساخت
مثبت الیکٹروڈ مواد کی تین جہتی ساخت لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹریوں کے پھیلاؤ کی شرح کو محدود کرتی ہے، خاص طور پر کم درجہ حرارت پر۔ مختلف مثبت الیکٹروڈ مواد میں مختلف تین جہتی ڈھانچے ہوتے ہیں۔ فی الحال، الیکٹرک گاڑیوں کے لیے لیتھیم آئن بیٹریوں میں استعمال ہونے والے اہم مثبت الیکٹروڈ مواد میں لیتھیم آئرن فاسفیٹ، نکل کوبالٹ مینگنیج ٹرنری میٹریل، اور لیتھیم مینگنیج آکسائیڈ ہیں۔ لیتھیم آئرن فاسفیٹ بیٹریوں کی خارج ہونے کی صلاحیت -20 ڈگری پر کمرے کے درجہ حرارت کی گنجائش کے صرف 67.38% تک پہنچ سکتی ہے، جب کہ نکل کوبالٹ مینگنیج ٹرنری بیٹریاں 70.1% تک پہنچ سکتی ہیں۔
2. ہائی پگھلنے کے نقطہ سالوینٹ
الیکٹرولائٹ کے مخلوط سالوینٹس میں اعلی پگھلنے والے نقطہ سالوینٹس کی موجودگی کی وجہ سے، کم درجہ حرارت پر لیتھیم آئن بیٹری الیکٹرولائٹ کی واسکاسیٹی بڑھ جاتی ہے۔ جب درجہ حرارت بہت کم ہوتا ہے تو، الیکٹرولائٹ ٹھوس ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں الیکٹرولائٹ میں لتیم آئنوں کی ترسیل کی شرح میں کمی واقع ہوتی ہے۔
3. لتیم آئن بازی کی شرح
گریفائٹ منفی الیکٹروڈ میں لتیم آئنوں کی بازی کی شرح کم درجہ حرارت کے حالات میں کم ہوتی ہے۔ کم درجہ حرارت والے ماحول میں لیتھیم آئن بیٹریوں کے چارج ٹرانسفر میں اضافہ گریفائٹ منفی الیکٹروڈ میں لتیم آئنوں کے پھیلاؤ کی شرح میں کمی کا باعث بنتا ہے، جو لیتھیم آئرن فاسفیٹ بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کو متاثر کرنے کی ایک اہم وجہ ہے۔
4. SEI جھلی
کم درجہ حرارت والے ماحول میں، لیتھیم آئرن فاسفیٹ بیٹریوں کے منفی الیکٹروڈ پر SEI فلم موٹی ہو جاتی ہے، اور SEI فلم کی رکاوٹ بڑھ جاتی ہے، جس کی وجہ سے SEI فلم میں لتیم آئنوں کی ترسیل کی شرح میں کمی واقع ہوتی ہے۔ بالآخر، کم درجہ حرارت والے ماحول میں چارجنگ اور ڈسچارج کے دوران بننے والی پولرائزیشن چارجنگ اور ڈسچارجنگ کی کارکردگی کو کم کرتی ہے۔
5. پیداواری ماحول
متعدد کیمیائی خام مال اور پیچیدہ عمل کے ساتھ ایک ہائی ٹیک پروڈکٹ کے طور پر، لیتھیم آئرن فاسفیٹ بیٹریاں اپنے پیداواری ماحول میں درجہ حرارت، نمی، دھول اور دیگر عوامل کے لیے اعلیٰ تقاضے رکھتی ہیں۔ اگر مناسب طریقے سے کنٹرول نہیں کیا جاتا ہے تو، بیٹری کے معیار میں اتار چڑھاؤ آئے گا۔
خلاصہ: فی الحال، متعدد عوامل لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹریوں کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کو متاثر کرتے ہیں، جیسے کہ مثبت الیکٹروڈ کی ساخت، بیٹری کے مختلف حصوں میں لتیم آئنوں کی منتقلی کی شرح، SEI فلم کی موٹائی اور کیمیائی ساخت، اور الیکٹرولائٹ میں لتیم نمکیات اور سالوینٹس کا انتخاب۔ کم درجہ حرارت کی کارکردگی الیکٹرک گاڑیوں، خصوصی فیلڈز اور انتہائی ماحول میں لیتھیم آئن بیٹریوں کے استعمال کو محدود کرتی ہے۔ بہترین کم درجہ حرارت کی کارکردگی کے ساتھ لیتھیم آئن بیٹریاں تیار کرنا مارکیٹ میں فوری مطالبہ ہے۔
