Amakulu g’obusannyalazo bwa bbaatule ya lithium-ion?

◆Ebiwujjo by’amasannyalaze eby’amazzi bye biruwa?

◆Enyanjula ku Busannyalazo Obukalu

Ekirungo ky’amasannyalaze, ekitundu ekiteetaagisa ekyabbaatule za lithium-ion, ekola kinene nnyo mu nsengekera z’okucaajinga-okufuluma kwa bbaatule.

Tekoma ku kuvunaanyizibwa ku kutambuza bulungi ayoni za lithium n’okutambuza kasasiro, naye era erina eby’obugagga eby’obusannyalazo ebiziyiza okuziyiza obulungi okutambula kw’obusannyalazo obutereevu wakati w’obusannyalazo obulungi n’obubi. Mu ngeri ey’akabonero, ekirungo ky’obusannyalazo kiringa "omusaayi" munda mu bbaatule ya lithium-ion, nga kikakasa okuyungibwa wakati w’ebintu by’obusannyalazo ekirungi n’ekibi, bwe kityo ne kikakasa enkulaakulana ennungi ey’enkola yonna ey’okufulumya chajingi-.

Ensengekera y’amasannyalaze ennungi ennyo ku bbaatule ya lithium-ion erina okutuukiriza ebisaanyizo bitaano bino wammanga:

Olw’obwetaavu obweyongera buli kiseera-obungi bw’amasoboza ga bbaatule n’obungi bw’amaanyi, tekinologiya wa bbaatule akulaakulana mangu, era ebikozesebwa mu buuma bifunye enkulaakulana ey’amaanyi. Okwawukana ku ekyo, enkulaakulana y’ensengekera z’obusannyalazo esigadde mabega. Mu kiseera kino, enkulaakulana y’obusannyalazo bwa bbaatule ya lithium-ion esobola okugabanyizibwamu mu bugazi mu bika bisatu: obusannyalazo obutali -obusannyalazo obw’amazzi, obusannyalazo obw’amazzi, n’obusannyalazo obw’embeera enkalu-.

Ensengekera y’obusannyalazo bw’ekizimbulukusa ekitali -amazzi

 

Ensengekera z’obusannyalazo ezitali za mazzi mu bbaatule za lithium-ion zitegeeza ensengekera z’obusannyalazo ezitaliimu mazzi, okusinga ezikolebwa ebizimbulukusa, ebisengejja (ebiseera ebisinga eminnyo gya litiyamu), n’ebirungo ebigattibwako. Ebizimbulukusa bino ebitali-amazzi bitera okuba ebisengejja eby’obutonde, okusinga ebizimbulukusa eby’amazzi, okwewala okusaanuuka kw’amazzi oba okukola obubi n’ebintu eby’obusannyalazo. Eminnyo gya lithium gye gisinga okutwala entambula ya lithium-ion, ebizimbulukusa bikola ng’okusaanuuka, okusaasaana, n’okuwagira eminnyo gya lithium, era ebigattibwa okusinga bikola okulongoosa omulimu gw’amasannyalaze oba obukuumi bwa bbaatule za lithium-ion.

Ensengekera z’obusannyalazo ezisangibwa ku katale (kwe kugamba, obusannyalazo obw’amazzi) obukozesebwa mu bbaatule za lithium-ion okusinga bukolebwa omunnyo gumu oba okusingawo ogwa lithium ogusaanuuse mu biwujjo bibiri oba okusingawo eby’obutonde; electrolytes ezikoleddwa mu solvent emu tezitera nnyo. Ensonga lwaki tukozesa ebizimbulukusa ebingi eri nti bbaatule z’ensi entuufu-zirina ebyetaago eby’enjawulo, wadde ebikontana, ebizibu okutuukiriza nga tukozesa ekizimbulukusa kimu. Okugeza, obusannyalazo buyinza okwetaaga amazzi amangi ate nga era bulina ekikyukakyuka kya dielectric ekinene; n’olwekyo, ebizimbulukusa ebirina eby’obutonde eby’enjawulo bitera okukozesebwa nga bigatta, nga byoleka engeri ez’enjawulo omulundi gumu. Ekirala, okutwalira awamu eminnyo gya lithium tegikozesebwa mu kiseera kye kimu kubanga okulonda eminnyo gya lithium kutono, era ebirungi byagwo tebirabikira mangu.

Ebizimbulukusa ebiramu ebirungi birina okuba n’ebintu ebikulu bino wammanga: Ekisooka, byetaaga ekikyukakyuka kya dielectric ekinene okukakasa okusaanuuka obulungi kw’eminnyo gya lithium; ekyokubiri, zirina okuba n’ekifo ekitono eky’okusaanuuka n’ekifo ekibuguma ekinene okugaziya ebbugumu ly’okukola ery’obusannyalazo; ekyokusatu, obuzito obutono buyamba okutumbula okusenguka okulungi okwa lithium ions mu medium; era ekisembayo, ebizimbulukusa bino birina okuba nga bya bbeeyi ntono era nga birina obutwa obutono (ekisinga obulungi si-obutwa). Ebirungo bya kaboni, ng’ekimu ku biwunyiriza eby’obutonde ebyasooka era ebisinga okukozesebwa mu makolero ga bbaatule za lithium-ion, bikwata ekifo kikulu nnyo mu kisaawe ky’obusannyalazo bwa bbaatule.

Mu kiseera kino, ekika kino eky’ekizimbulukusa okusinga kirimu ensengekera bbiri: enzirugavu n’olujegere. Omulongooti wansi gufunza ebipimo by’omubiri ebikwatagana eby’ebisengejja ebiwerako ebikozesebwa ennyo ebitali-amazzi, ebisengejja eby’amasannyalaze, n’ebisengejja eby’obutonde.

Mu kiseera kino, ebizimbulukusa bya alkyl carbonate bikozesebwa nnyo mu busannyalazo. Ebizimbulukusa bino birina obuziyiza obulungi obw’okuziyiza (oxidation resistance) era biraga okutebenkera okulungi ennyo mu mbeera ya vvulovumenti eya waggulu. Cyclic carbonates, nga ethylene carbonate ne propylene carbonate, zimanyiddwa olw’obutakyukakyuka bwazo obw’amaanyi obwa dielectric, ekitegeeza nti zisobola okusaanuusa eminnyo gya lithium mu ngeri ennungi; wabula olw’amaanyi ag’amaanyi aga wakati wa molekyu, ebisengejja bino birina obuzito bwa waggulu, ekikendeeza ku ntambula ya ayoni za lithium munda mu byo. Okwawukana ku ekyo, kaboni z’enjegere, nga dimethyl carbonate ne diethyl carbonate, wadde nga zirina obuzito obutono, nazo zirina obutakyukakyuka bwa dielectric obutono, ekivaamu obulungi bw’okusaanuuka obubi ennyo eri eminnyo gya lithium. N’olwekyo, okuteekateeka enkola z’ekisengejjero ezirina obutambuzi bwa ayoni obw’ekika ekya waggulu, ebika by’ebisengejja eby’enjawulo bitera okutabulwa, gamba nga PC+DEC oba EC+DMC combinations. Eminnyo gya lithium, nga ensibuko ya ion za lithium mu electrolyte, gikola kinene mu kutambuza ion za lithium-ion mu nkola y’okucaajinga n’okufulumya bbaatule za lithium-ion. Enkola yazo ekosa butereevu ebintu bingi ebya bbaatule za lithium-ion, omuli obungi bw’amasoboza, obungi bw’amaanyi, obuwanvu bwa vvulovumenti y’emirimu, obulamu bw’enzirukanya, n’obukuumi. Mu kiseera kino, mu kunoonyereza mu laboratory n’enkola y’amakolero, eminnyo gya lithium egya anionic radii ennene n’obutebenkevu bwa redox obw’amaanyi gitera okulondebwa. Okusinziira ku kemiko gyazo, eminnyo gya lithium giyinza okugabanyizibwamu mu bugazi mu biti bibiri: eminnyo gya lithium egy’obutonde n’eminnyo gya lithium egy’obutonde. Eminnyo gya lithium egiwerako egitali gya kiramu gikoleddwa, omuli LiPF6, LiClO4, LIBF, ne LIASF. Okwawukana ku ekyo, eminnyo gya lithium egy’obutonde egyakozesebwa ennyo mu bbaatule za lithium-ion gikolebwa nga bongera ebibinja ebiggya obusannyalazo-ku aniyoni z’eminnyo gino egy’obutonde, nga lithium dioxalato-borate (LiBOB), lithium difluorooxalato-borate ([iODFB]), lithium difluorosulfonylimide (LiFSI), ne lithium ditrifluoromethylsulfonylimide (LTFSI).Emmeeza wansi eraga eby’obutonde ebikwatagana eby’eminnyo gya lithium egiwerako egyakozesebwa ennyo mu bbaatule za lithium-ion.

Ebirungo ebigattibwamu bye bintu ebigattibwa mu busannyalazo mu bungi obutono (ebiseera ebisinga tebisukka bitundu 10% ku buzito) ebirina emirimu egy’enjawulo era nga bisobola okulongoosa ennyo engeri z’amasannyalaze mu bbaatule. Okusinziira ku mirimu gyabyo, ebirungo bino ebigattibwa bisobola okugabanyizibwa mu bugazi mu biti ebiwerako: ebirungo ebikola firimu-ebirungo, ebiziyiza ennimi z’omuliro, n’ebirungo ebigattibwa okuziyiza okucaajinga okusukkiridde. Okugatta ku ekyo, waliwo ebirungo ebikozesebwa okutumbula obutambuzi, okulongoosa omulimu mu mbeera z’ebbugumu eritono-, oba okufuga obungi obutonotono n’obungi bwa HF mu kisoolo ky’obusannyalazo.