রাসায়নিক দৃষ্টিকোণ থেকে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বিশ্লেষণ করুন

ব্যাটারি ওভারভিউ

সমস্ত রাসায়নিক ব্যাটারির মতো, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি তিনটি অংশ নিয়ে গঠিত: ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট। ইলেক্ট্রোড উপাদানগুলি হল সমস্ত লিথিয়াম আয়ন যা সন্নিবেশ করা যেতে পারে (ঢোকানো)/ডিন্টারক্যালেটেড (ডিইন্টারক্যালেটেড)।

ক্যাথোড উপাদান

ক্যাথোড উপাদান: অনেক উপলব্ধ ক্যাথোড উপকরণ রয়েছে এবং বেশিরভাগ মূলধারার পণ্য লিথিয়াম আয়রন ফসফেট ব্যবহার করে। বিভিন্ন ক্যাথোড উপকরণের তুলনা:

ক্যাথোড উপাদান

গড় আউটপুট ভোল্টেজ

শক্তি ঘনত্ব

LiCoO2

3.7 V

140 mAh/g

Li2MnO3

3.7 V

100 mAh/g

LiFePO4

3.2 V

130 mAh/g

Li2FePO4F

3.6 V

115 mAh/g

ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড প্রতিক্রিয়া: লিথিয়াম আয়নগুলি স্রাবের সময় ইন্টারক্যালেটেড হয়, এবং লিথিয়াম আয়নগুলি চার্জ করার সময় ডিইনটারক্যালেটেড হয়। চার্জ করার সময়: LiFePO4→ Li1-xFePO4 প্লাস xLi প্লাস প্লাস xe- ডিসচার্জ করার সময়: Li1-xFePO4 প্লাস xLi প্লাস প্লাস xe- →LiFePO4

অ্যানোড উপাদান

অ্যানোড উপাদান: গ্রাফাইট বেশিরভাগই ব্যবহৃত হয়। নতুন গবেষণায় পাওয়া গেছে যে টাইটানেট একটি ভাল উপাদান হতে পারে। নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া: লিথিয়াম আয়ন চার্জ করার সময় ঢোকানো হয়, এবং লিথিয়াম আয়নগুলি নিষ্কাশনের সময় ডিইনটারক্যালেটেড হয়। চার্জ করার সময়: xLi প্লাস প্লাস xe- প্লাস 6C → LixC6 ডিসচার্জ করার সময়: LixC6→ xLi প্লাস প্লাস xe- প্লাস 6C

এটি মোটামুটিভাবে নিম্নলিখিত বিভাগে বিভক্ত:

প্রথম প্রকার কার্বন অ্যানোড উপাদান: লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে আসলে ব্যবহৃত অ্যানোড উপাদানগুলি মূলত কার্বন উপাদান, যেমন কৃত্রিম গ্রাফাইট, প্রাকৃতিক গ্রাফাইট, মেসোফেজ কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ার, পেট্রোলিয়াম কোক, কার্বন ফাইবার এবং পাইরোলাইটিক রজন কার্বন।

দ্বিতীয় প্রকার টিন-ভিত্তিক অ্যানোড উপকরণ: টিন-ভিত্তিক অ্যানোড উপকরণগুলিকে টিন-ভিত্তিক কম্পোজিট অক্সাইড এবং টিন-ভিত্তিক যৌগিক অক্সাইডে ভাগ করা যায়। অক্সাইড বলতে বিভিন্ন ভ্যালেন্স অবস্থায় টিন ধাতুর অক্সাইড বোঝায়। কোন বাণিজ্যিক পণ্য আছে.

তৃতীয় প্রকার হল একটি লিথিয়াম-ধারণকারী ট্রানজিশন মেটাল নাইট্রাইড অ্যানোড উপাদান, যার কোনো বাণিজ্যিক পণ্য নেই।

চতুর্থ প্রকার হল অ্যালয় অ্যানোড উপকরণ: টিন-ভিত্তিক অ্যালয়, সিলিকন-ভিত্তিক অ্যালয়, জার্মেনিয়াম-ভিত্তিক অ্যালয়, অ্যালুমিনিয়াম-ভিত্তিক অ্যালয়, অ্যান্টিমনি-ভিত্তিক অ্যালয়, ম্যাগনেসিয়াম-ভিত্তিক অ্যালয় এবং অন্যান্য অ্যালয়। কোন বাণিজ্যিক পণ্য আছে.

পঞ্চম প্রকার ন্যানো-স্কেল অ্যানোড উপকরণ: কার্বন ন্যানোটিউব, ন্যানো-অ্যালয় উপকরণ।

ন্যানো উপাদানের ষষ্ঠ প্রকার হল ন্যানো অক্সাইড উপাদান: 2009 সালে লিথিয়াম ব্যাটারির নতুন শক্তি শিল্পের বাজারের বিকাশের সর্বশেষ প্রবণতা অনুসারে, অনেক কোম্পানি ন্যানো টাইটানিয়াম অক্সাইড এবং ন্যানো সিলিকন অক্সাইড ব্যবহার করতে শুরু করেছে পূর্বের ঐতিহ্যগত সাথে যুক্ত করার জন্য। গ্রাফাইট, টিন অক্সাইড, ন্যানো কার্বন টিউবের ভিতরে, লিথিয়াম ব্যাটারির চার্জ এবং ডিসচার্জ ক্ষমতা এবং চার্জ সংখ্যা এবং স্রাবের সময় ব্যাপকভাবে উন্নত হয়েছে।

ইলেক্ট্রোলাইট

দ্রবণ: লিথিয়াম লবণ প্রায়ই ব্যবহার করা হয়, যেমন লিথিয়াম পারক্লোরেট (LiClO4), লিথিয়াম হেক্সাফ্লুরোফসফেট (LiPF6), এবং লিথিয়াম টেট্রাফ্লুরোবোরেট (LiBF4)। দ্রাবক: যেহেতু ব্যাটারির কাজের ভোল্টেজ পানির পচন ভোল্টেজের চেয়ে অনেক বেশি, তাই জৈব দ্রাবকগুলি প্রায়ই লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ব্যবহৃত হয়, যেমন ইথার, ইথিলিন কার্বনেট, প্রোপিলিন কার্বনেট এবং ডাইথাইল কার্বোনেট। জৈব দ্রাবকগুলি চার্জ করার সময় প্রায়শই গ্রাফাইটের গঠনকে ক্ষতিগ্রস্ত করে, যার ফলে এটি এক্সফোলিয়েট হয় এবং এর পৃষ্ঠে একটি কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেজ (SEI) গঠন করে যাতে ইলেক্ট্রোড প্যাসিভেশন হয়। জৈব দ্রাবকগুলিও নিরাপত্তার সমস্যা নিয়ে আসে যেমন জ্বলনযোগ্যতা এবং বিস্ফোরণ।

পরিবাহী আবরণ

ব্যাটারি প্রলিপ্ত কার্বন অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল (পরিবাহী আবরণ)

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি অ্যাপ্লিকেশনে কার্বন-কোটেড অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের সুবিধা

1. ব্যাটারি মেরুকরণ বাধা, তাপ প্রভাব হ্রাস, এবং হার কর্মক্ষমতা উন্নত;

2. ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের হ্রাস করুন এবং চক্রের সময় গতিশীল অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করুন;

3. সামঞ্জস্য উন্নত করুন এবং ব্যাটারির চক্র জীবন বৃদ্ধি করুন;

4. সক্রিয় উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে আনুগত্য উন্নত করুন, এবং মেরু টুকরা উত্পাদন খরচ কমাতে;

5. বর্তমান সংগ্রাহককে ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা ক্ষয়প্রাপ্ত হওয়া থেকে রক্ষা করুন;

6. লিথিয়াম আয়রন ফসফেট এবং লিথিয়াম টাইটানেট উপকরণগুলির প্রক্রিয়াকরণ কর্মক্ষমতা উন্নত করুন।

পরিবাহী আবরণ

কার্যকরী আবরণ সহ ব্যাটারি পরিবাহী স্তরগুলির পৃষ্ঠের চিকিত্সা একটি যুগান্তকারী প্রযুক্তিগত উদ্ভাবন। কার্বন-প্রলিপ্ত অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল/তামার ফয়েল হল বিচ্ছুরিত ন্যানো-পরিবাহী গ্রাফাইট এবং কার্বন প্রলিপ্ত কণাগুলিকে সমানভাবে এবং সূক্ষ্মভাবে অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল/তামার ফয়েলের উপর প্রলেপ দিতে হয়। এটি চমৎকার স্ট্যাটিক বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা প্রদান করতে পারে, সক্রিয় উপাদানের মাইক্রো কারেন্ট সংগ্রহ করতে পারে, যা ইতিবাচক/নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে যোগাযোগ প্রতিরোধকে ব্যাপকভাবে কমাতে পারে এবং উভয়ের মধ্যে আনুগত্য উন্নত করতে পারে, যা আনুগত্য কমাতে পারে। পরিবর্তিতভাবে ব্যবহৃত এজেন্টের পরিমাণ ব্যাটারির সামগ্রিক কর্মক্ষমতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে। আবরণ দুটি প্রকারে বিভক্ত: জল-ভিত্তিক (জলীয় সিস্টেম) এবং তেল-ভিত্তিক (জৈব দ্রাবক সিস্টেম)।

কর্মক্ষমতা পার্থক্য

কার্বন-প্রলিপ্ত অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল/তামার ফয়েলের কর্মক্ষমতা সুবিধা

1. উল্লেখযোগ্যভাবে ব্যাটারি প্যাকের সামঞ্জস্য উন্নত করে এবং ব্যাটারি কম্পোজিশনের খরচ কমিয়ে দেয়। যেমন:

উল্লেখযোগ্যভাবে ব্যাটারি কোষের গতিশীল অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি হ্রাস;

ব্যাটারি প্যাকের চাপের পার্থক্যের ধারাবাহিকতা উন্নত করুন;

ব্যাটারির আয়ু বাড়ান;

উল্লেখযোগ্যভাবে ব্যাটারি খরচ কমাতে.

উল্লেখযোগ্যভাবে ব্যাটারি প্যাক ব্যবহারের ধারাবাহিকতা উন্নত করুন

উল্লেখযোগ্যভাবে ব্যাটারি প্যাক ব্যবহারের ধারাবাহিকতা উন্নত করুন

2. সক্রিয় উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের আঠালো শক্তি উন্নত করুন এবং মেরু টুকরোটির উত্পাদন ব্যয় হ্রাস করুন। যেমন:

জল-ভিত্তিক সিস্টেম ব্যবহার করে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান এবং সংগ্রাহকের আনুগত্য উন্নত করুন;

ন্যানো- বা সাব-মাইক্রোন ক্যাথোড উপকরণ এবং সংগ্রাহকগুলির আনুগত্য উন্নত করুন;

লিথিয়াম টাইটানেট বা অন্যান্য উচ্চ-ক্ষমতার অ্যানোড উপকরণ এবং সংগ্রাহকগুলির আনুগত্য উন্নত করুন;

মেরু টুকরা পাসের হার উন্নত এবং মেরু টুকরা খরচ কমাতে.

সক্রিয় উপকরণ এবং বর্তমান সংগ্রাহকগুলির আনুগত্য উন্নত করুন

কার্বন-কোটেড অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল এবং হালকা ফয়েলের ব্যাটারি পোলের আনুগত্যের পরীক্ষার চার্ট

কার্বন-কোটেড অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল ব্যবহার করার পরে, মেরু টুকরাটির আনুগত্য মূল 10gf থেকে 60gf পর্যন্ত বৃদ্ধি করা হয় (3M টেপ বা 100 গ্রিড ছুরি পদ্ধতি ব্যবহার করে), এবং আনুগত্য উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়।

3. মেরুকরণ হ্রাস করুন, হার এবং গ্রাম ক্ষমতা বৃদ্ধি করুন এবং ব্যাটারির কর্মক্ষমতা উন্নত করুন। যেমন:

সক্রিয় উপাদানে বাইন্ডারের অনুপাত আংশিকভাবে হ্রাস করুন এবং গ্রাম ক্ষমতা বৃদ্ধি করুন;

সক্রিয় উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে বৈদ্যুতিক যোগাযোগ উন্নত করুন;

মেরুকরণ হ্রাস এবং শক্তি কর্মক্ষমতা উন্নত.

মেরুকরণ হ্রাস, বিবর্ধন এবং গ্রাম ক্ষমতা বৃদ্ধি

মেরুকরণ হ্রাস, বিবর্ধন এবং গ্রাম ক্ষমতা বৃদ্ধি

বিভিন্ন অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের ব্যাটারি রেট কর্মক্ষমতা গ্রাফ

এর মধ্যে C-AL হল কার্বন-কোটেড অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল, E-AL হল খোদাই করা অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল এবং U-AL হল হালকা অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল

4. বর্তমান সংগ্রাহককে রক্ষা করুন এবং ব্যাটারির পরিষেবা জীবন দীর্ঘায়িত করুন। যেমন:

বর্তমান সংগ্রাহকের জারা এবং জারণ রোধ করুন;

বর্তমান সংগ্রাহকের পৃষ্ঠের টান উন্নত করুন এবং বর্তমান সংগ্রাহকের সহজ আবরণ কর্মক্ষমতা বাড়ান;

এটি উচ্চ-মূল্যের খোদাই করা ফয়েলগুলি প্রতিস্থাপন করতে পারে বা পাতলা ফয়েলগুলির সাথে আসল স্ট্যান্ডার্ড ফয়েলগুলি প্রতিস্থাপন করতে পারে।

বিভিন্ন অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের ব্যাটারি চক্র বক্ররেখা চিত্র (200 সপ্তাহ)

তার মধ্যে (1) হল হালকা অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল, (2) খোদাই করা অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল, (3) হল কার্বন-কোটেড অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল