लिथियम-आयन बैटरी के डिजाइन आधार
बुनियादी डिजाइन सिद्धांत
बैटरी डिजाइन विद्युत उपकरण के विशिष्ट जरूरतन अऊर विशेषता के आधार पर होवे के चाहीबाटरीखुद। सबसे पहिले, इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट, सेपरेटर अऊर केसिंग सहित हर घटक के तकनीकी पैरामीटर का स्पष्ट रूप से परिभाषित कीन जाय का चाही। इसके अलावा, विनिर्माण प्रक्रिया पैरामीटरन का ई सुनिश्चित करै के लिए बारीकी से समायोजित करै के जरूरत है कि अंतिम बैटरी पैक पूर्व निर्धारित विनिर्देशन अऊर प्रदर्शन संकेतक (जैसे वोल्टेज, क्षमता अऊर मात्रा) का पूरा करत है। वास्तविक उपयोग मा बैटरी के प्रदर्शन में सुधार करै के लिए एक उचित अऊर प्रभावी डिजाइन बहुत महत्वपूर्ण है; यहिसे, डिजाइन प्रक्रिया के दौरान इष्टतम समाधान का पीछा करब विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
डिजाइन आवश्यकता
बैटरी डिजाइन मा, बैटरी प्रदर्शन पैरामीटर अऊर ओकरे संचालन वातावरण के लिए लक्ष्य उपकरण के विशिष्ट आवश्यकताओं का पूरा तरह से समझब जरूरी है। आम तौर पर, निम्नलिखित प्रमुख कारकन पर विचार कीन जाय का चाही:
(1) बैटरी संचालन वोल्टेज।
(2) बैटरी ऑपरेटिंग करंट, यानी, सामान्य डिस्चार्ज करंट अऊर पीक करंट।
(3) बैटरी संचालन समय, जेहिमा निरंतर निर्वहन समय, सेवा जीवन या चक्र जीवन शामिल है।
(4) बैटरी संचालन वातावरण, जेहिमा परिवेश के तापमान आदि शामिल है।
(5) अधिकतम अनुमेय बैटरी मात्रा।
लिथियम-आयन बैटरी का उनके उत्कृष्ट प्रदर्शन के कारण व्यापक रूप से उपयोग कीन जात है। हालांकि, कुछ अनुप्रयोगन मा, ओनका अतिरिक्त आवश्यकताओं के एक श्रृंखला का पूरा करै का चाही, जइसे कि झटका अऊर कंपन का सामना करब, चरम तापमान के अनुकूल होब अऊर कम - दबाव के वातावरण मा काम करब। इन बैटरी के डिजाइन करत समय, इन मौलिक भौतिक विशेषताओं पर विचार करै के अलावा, कच्चे माल के चयन, बैटरी विशेषताओं का निर्धारित करै वाले प्रमुख कारक, समग्र प्रदर्शन, निर्माण प्रक्रिया, लागत-लाभ विश्लेषण अऊर संचालन तापमान जइसन कारकन पर व्यापक रूप से विचार करब जरूरी है।
पावर बैटरी के प्रदर्शन का मूल्यांकन करै के लिए प्रमुख संकेतक
बैटरी के प्रदर्शन का आम तौर पर निम्नलिखित पहलुओं के माध्यम से मूल्यांकन कीन जात है:
1) क्षमता
बैटरी क्षमता से तात्पर्य कुल बिजली के मात्रा से है जवन एक बैटरी विशिष्ट निर्वहन परिस्थितियन के तहत प्रदान कइ सकत है। ई अवधारणा का आमतौर पर वर्तमान अऊर समय के गुणनफल के रूप मा व्यक्त कीन जात है, अऊर आम तौर पर एम्पीयर-घंटा (Ah) मा मापा जात है। ई पैरामीटर सीधे बैटरी के अधिकतम ऑपरेटिंग करंट अऊर निरंतर संचालन के अवधि का प्रभावित करत है।
2) निर्वहन विशेषता अऊर आंतरिक प्रतिरोध
बैटरी के निर्वहन विशेषता विशिष्ट परिस्थितियन मा ओकरे आउटपुट वोल्टेज, वोल्टेज पठार अऊर ओकरे उच्च-वर्तमान निर्वहन प्रदर्शन के स्थिरता का दर्शावत हैं। बैटरी के लोड क्षमता का मापै के लिए ई महत्वपूर्ण संकेतक हैं। यहिके अलावा, बैटरी के भीतर दुई प्रकार के प्रतिरोध होत हैं: ओमिक आंतरिक प्रतिरोध अऊर ध्रुवीकरण आंतरिक प्रतिरोध। इन दुइनौ प्रकार के आंतरिक प्रतिरोध का उच्च-वर्तमान निर्वहन के दौरान समग्र निर्वहन प्रदर्शन पर विशेष रूप से महत्वपूर्ण प्रभाव पड़त है।
3) संचालन तापमान सीमा
विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियन मा विद्युत उपकरणन के स्थिर संचालन सुनिश्चित करै के लिए, बैटरी का एक विशिष्ट तापमान सीमा के भीतर अच्छा प्रदर्शन बनाए रखै का चाही।
4) भंडारण प्रदर्शन
भंडारण के एक निश्चित अवधि के बाद, बैटरी के प्रदर्शन विभिन्न कारकन के कारण बदल सकत है, जेहिसे स्वयं - निर्वहन, इलेक्ट्रोलाइट रिसाव, शॉर्ट सर्किट आदि होइ सकत है, जेहिसे ओकर प्रदर्शन प्रभावित होइ सकत है।
5) साइकिल प्रदर्शन
चक्र प्रदर्शन से तात्पर्य चार्ज-डिस्चार्ज चक्रन के संख्या से है जेका एक द्वितीयक बैटरी विशिष्ट चार्ज-डिस्चार्ज नियमन के तहत तब तक सहन कर सकत है जब तक कि ओकर प्रदर्शन एक पूर्व निर्धारित स्तर तक न गिर जाय। ई बैटरी के दीर्घकालिक विश्वसनीयता का मूल्यांकन करै के लिए महत्वपूर्ण संकेतकन में से एक है।
6) सुरक्षा विशेषता
बैटरी सुरक्षा मुख्य रूप से असामान्य उपयोग परिस्थितियन मा ओकरे सुरक्षा स्तर मा परिलक्षित होत है। इन असामान्य उपयोग स्थितियन मा ओवरचार्जिंग, शॉर्ट सर्किट, नाखून पैठ परीक्षण, क्रश परीक्षण, गर्म बॉक्स एक्सपोजर, भारी वस्तु के प्रभाव अऊर कंपन शामिल हैं। इन चरम परिस्थितियन का सामना करै के बैटरी के क्षमता बड़े - पैमाने पर अनुप्रयोगन के लिए ओकर उपयुक्तता निर्धारित करै मा प्रमुख कारकन में से एक है।
सकारात्मक अऊर नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के तैयारी अऊर लक्षण वर्णन के लिए उपकरण
तयारी
सकारात्मक अऊर नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री लिथियम-आयन बैटरी के प्रमुख घटक हैं, जइसे कि LFePO4 या LiCoO2 जइसन सकारात्मक इलेक्ट्रोड अऊर ग्रेफाइट या सिलिकॉन/कार्बन जइसन नकारात्मक इलेक्ट्रोड। अलग-अलग सामग्री के लिए अलग-अलग तैयारी विधियन के आवश्यकता होत है। ई खंड तैयारी प्रक्रिया मा आवश्यक उपकरणन का पेश करै के लिए एक उदाहरण के रूप मा तृतीयक सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री का उपयोग करत है।
लक्षण वर्णन
लिथियम-आयन बैटरी के मुख्य सामग्री, जइसे कि सकारात्मक अऊर नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री, सब विद्युत रासायनिक कार्यात्मक सामग्री हैं जवन लिथियम-आयन बैटरी के विद्युत रासायनिक प्रदर्शन का महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करत हैं। सामग्री उत्पादन अऊर विकास के साथ-साथ बैटरी निर्माण अऊर अनुप्रयोग के दौरान विचार करै के लिए अपेक्षाकृत कईयो तकनीकी संकेतक हैं, लेकिन उ मुख्य रूप से तीन श्रेणियन मा आवत हैं: पहिला श्रेणी सामग्री के क्रिस्टल संरचना अऊर सूक्ष्म संरचना है; दूसर श्रेणी सामग्री के भौतिक रासायनिक संकेतक हैं, जेहिमा कण आकार वितरण, विशिष्ट सतह क्षेत्र, नल घनत्व अऊर तत्व संरचना (अशुद्धि सहित) शामिल हैं; अऊर तीसरी श्रेणी सामग्री के विद्युत रासायनिक प्रदर्शन विशेषता है, जइसे कि क्षमता, प्रारंभिक दक्षता अऊर विद्युत रासायनिक प्रतिबाधा। लिथियम-आयन बैटरी मुख्य सामग्री के विभिन्न संकेतकों का पता लगावै अऊर लक्षण वर्णन सामग्री अनुसंधान अऊर विकास, उत्पादन नियंत्रण अऊर गुणवत्ता आश्वासन के लिए बहुत महत्व रखत है।
बटन लिथियम-आयन बैटरी निर्माण उपकरण
एक सिक्का सेल, जेका बटन सेल या हाफ-सेल के रूप मा भी जाना जात है, आमतौर पर लिथियम धातु का नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप मा अऊर एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री का सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप मा उपयोग करत है; या सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप मा लिथियम धातु अऊर नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप मा एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री। एकर छोट आकार, इलेक्ट्रोड निर्माण मा कम सामग्री खपत अऊर उच्च लचीलापन एकरा लिथियम-आयन बैटरी के लिए सक्रिय सामग्री के विकास अऊर परीक्षण के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण बनावत है।
इलेक्ट्रोड निर्माण चरण मा, आवश्यक सामग्री अऊर अभिकर्मक मा सकारात्मक अऊर नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री, प्रवाहकीय एजेंट, बाइंडर अऊर वर्तमान संग्राहक शामिल हैं। सबसे पहिले, सकारात्मक अऊर नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री, प्रवाहकीय एजेंट अऊर बाइंडर का मैनुअल पीस या यांत्रिक समरूपता का उपयोग कइके एक विशिष्ट अनुपात मा समान रूप से मिलावा जात है। फिर, परिणामी घोल का संबंधित करंट कलेक्टर पर लेपित कीन जात है। प्रयोगशाला कोटिंग मा, कोटिंग विधि घोल के मात्रा के आधार पर निर्धारित कीन जात है। बड़े घोल के लिए, एक छोट कोटिंग मशीन का उपयोग कीन जात है (चित्र (क)); छोट घोल के लिए, मैनुअल कोटिंग (चित्र (बी)) के लिए एक फिल्म- बनावै वाला उपकरण का उपयोग कीन जात है। फिर इलेक्ट्रोड का एक सुखावै वाले ओवन मा सुखावा जात है अऊर रोलर प्रेसिंग से कम्पैक्ट कीन जात है। स्लाइसिंग इलेक्ट्रोड का गोलाकार टुकड़न मा सटीक रूप से काटै के प्रक्रिया है। आम तौर पर, रोलर-दबाया इलेक्ट्रोड का तौल के कागज के बीच मा जकड़ावा जात है अऊर छोट इलेक्ट्रोड के टुकड़न का जल्दी से बाहर निकालै के लिए एक पंचिंग मशीन पर रखा जात है। छोट इलेक्ट्रोड टुकड़न के व्यास का पंचिंग मशीन के पंचिंग डाई आकार से समायोजित कीन जा सकत है।
