वैश्विक ऊर्जा संरचना के निरंतर समायोजन अऊर अक्षय ऊर्जा के तेजी से विकास के साथ,ऊर्जा भंडारणप्रौद्योगिकी धीरे-धीरे ऊर्जा परिवर्तन अऊर भविष्य के आर्थिक विकास का बढ़ावा देय के लिए एक महत्वपूर्ण समर्थन बनत जात है।
ऊर्जा भंडारण बैटरी प्रौद्योगिकी का परिचय
▲ऊर्जा रूपांतरण, भंडारण अऊर उपयोग
▲ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियन का वर्गीकरण अऊर अनुप्रयोग
▲ऊर्जा भंडारण बैटरी के काम करै के सिद्धांत अऊर संरचना
▲ऊर्जा भंडारण बैटरी के प्रदर्शन संकेतक अऊर संबंधित शब्दावली
ऊर्जा दुनिया का चलावै वाली मौलिक शक्ति अऊर एक मूल संसाधन है जेहि पर मानव समाज विकास के लिए निर्भर है। आग के प्रारंभिक उपयोग से आज के बिजली तक, ऊर्जा के विकास अऊर उपयोग सभ्यता के प्रगति का बढ़ावा दिहिस है अऊर हमरे वर्तमान सामाजिक संरचना का आकार दिहिस है।
वैश्विक ऊर्जा मांग के लगातार वृद्धि अऊर अक्षय ऊर्जा के तेजी से विकास के साथ, ऊर्जा भंडारण बैटरी प्रौद्योगिकी उभरी है अऊर ऊर्जा क्षेत्र का एक महत्वपूर्ण स्तंभ बन गै है। ऊर्जा भंडारण बैटरी पवन अऊर सौर ऊर्जा जइसन रुक-रुक के ऊर्जा स्रोतन का प्रभावी ढंग से संग्रहीत कइ सकत हैं अऊर मांग के चरम अवधि के दौरान ओनका जारी कइ सकत हैं, जेहिसे बिजली आपूर्ति के स्थिरता सुनिश्चित होइ सकत है। ई तकनीक न केवल पारंपरिक जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता का कम करत है बल्कि कम-कार्बन अऊर टिकाऊ ऊर्जा प्रणालिन का प्राप्त करै के लिए महत्वपूर्ण गारंटी भी प्रदान करत है।
ऊर्जा भंडारण बैटरी प्रौद्योगिकी का विकास, पारंपरिक सीसा-एसिड बैटरी से आधुनिक लिथियम-आयन बैटरी तक, अऊर फिर उभरत ठोस-अवस्था बैटरी अऊर सोडियम-आयन बैटरी तक, लगातार तकनीकी अड़चनन का तोड़त अहै। ऊर्जा घनत्व में सुधार, जीवन काल बढ़ावै अऊर सुरक्षा बढ़ावै से, ऊर्जा भंडारण बैटरी घरेलू ऊर्जा भंडारण, परिवहन अऊर ग्रिड विनियमन जइसन क्षेत्रन मा व्यापक अनुप्रयोग संभावना देखाइन हैं। ई कहा जा सकत है कि ऊर्जा भंडारण बैटरी प्रौद्योगिकी न केवल वर्तमान ऊर्जा संरचना परिवर्तन के कुंजी है बल्कि भविष्य के स्मार्ट ग्रिड अऊर वितरित ऊर्जा प्रणालिन के मूल भी है।
लिथियम-आधारित बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी
▲लिथियम-आयन बैटरी के संरचना अऊर काम करै के सिद्धांत
▲लिथियम-आयन बैटरी कैथोड सामग्री
▲लिथियम-आयन बैटरी एनोड सामग्री
▲लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोलाइट
▲लिथियम-आयन बैटरी के डिजाइन अऊर निर्माण
1970 मा, एक्सनमोबिल के एमएस व्हिटिंघम ने पहली लिथियम-आयन बैटरी बनाई। उ क्रमशः सकारात्मक अऊर नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप मा टाइटेनियम डाइसल्फाइड अऊर धातु लिथियम का उपयोग किहिन। चार्जिंग अऊर डिस्चार्जिंग के दौरान, धातु लिथियम लगातार नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर खपत अऊर उत्पन्न होत है, जबकि टाइटेनियम डाइसल्फाइड सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर लिथियम आयनन का लगातार डालत अऊर निकालत है। ई दुइनौ प्रक्रिया बैटरी के पूरे जीवनकाल मा प्रतिवर्ती होत हैं, जेहिसे 2V के वोल्टेज के साथ एक द्वितीयक लिथियम-आयन बैटरी बनत है। 1982 मा, इलिनोइस इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के आरआर अग्रवाल अऊर जेआर सेलमैन ने पता लगावा कि लिथियम आयन मा ग्राफाइट प्रक्रिया मा इंटरकैलेट करै का गुण होत है, अऊर ई तेजी से प्रतिवर्ती होत है... शुरुआत मा, लिथियम-आयन बैटरी अनुसंधान, विकास अऊर विकास के प्रक्रिया से गुजर चुकी हैं। अपने बेहतर अऊर सुविधाजनक प्रदर्शन के साथ, उ तेजी से विभिन्न क्षेत्रन मा घुस रहे हैं, मोबाइल फोन अऊर टैबलेट जइसन 3C उत्पादन से लइके बिजली ऊर्जा क्षेत्रन जइसे कि इलेक्ट्रिक वाहन अऊर फोटोवोल्टिक अऊर पवन ऊर्जा जइसन बड़े- पैमाने पर ऊर्जा भंडारण क्षेत्रन तक, जवन सामाजिक जीवन का काफी प्रभावित करत है।
बैटरी का होत है?
▲बैटरी विकास इतिहास
▲लिथियम-आयन बैटरी का परिचय
▲लिथियम-आयन बैटरी के विशेषता
▲लिथियम-आयन बैटरी मा प्रमुख सामग्री
बैटरी एक प्रकार का बिजली स्रोत है। बिजली स्रोतन का आम तौर पर भौतिक ऊर्जा स्रोतन अऊर रासायनिक ऊर्जा स्रोतन मा विभाजित कीन जात है। भौतिक ऊर्जा स्रोतन मा सौर ऊर्जा उत्पादन उपकरण, थर्मोइलेक्ट्रिक बिजली उत्पादन उपकरण, थर्मल अऊर जलविद्युत जनरेटर आदि शामिल हैं; जबकि रासायनिक ऊर्जा स्रोत बिजली उत्पादन उपकरणन का संदर्भित करत हैं जवन सीधे रासायनिक ऊर्जा का विद्युत ऊर्जा मा बदल सकत हैं, यानी सामान्य अर्थ मा रासायनिक बैटरी, या बस बैटरी।
बैटरी प्रणाली चार पीढ़ियन के माध्यम से विकसित भै है: सीसा-अम्ल बैटरी, निकेल-कैडमियम बैटरी, निकेल-धातु हाइड्राइड बैटरी अऊर लिथियम-आयन बैटरी। बैटरी के प्रदर्शन मा लगातार सुधार होत अहै, अऊर बैटरी प्रणालिन के बारे मा मानव समझ गहरा अहै। वर्तमान मा, लिथियम-आयन बैटरी सबसे कुशल अऊर ऊर्जा-कुशल रिचार्जेबल बैटरी प्रणाली हैं, जवन मानव बैटरी अनुसंधान अऊर प्रौद्योगिकी के उच्चतम स्तर का प्रतिनिधित्व करत हैं।
लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री का अनुसंधान अऊर विकास इतिहास
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री का विकास इतिहास
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट के पेटेंट स्थिति
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के संरचनात्मक अऊर प्रदर्शन अध्ययन
लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFeP, LFP, जेका लिथियम आयरन फॉस्फेट या लिथियम आयरन फॉस्फेट के रूप मा भी जाना जात है) लिथियम-आयन बैटरी मा उपयोग कीन जाय वाली एक कैथोड सामग्री है। ई कोबाल्ट अऊर निकेल जइसन कीमती तत्वन के अनुपस्थिति, कम कच्चे माल के कीमत अऊर पृथ्वी के पपड़ी मा फास्फोरस, लिथियम अऊर लोहा संसाधनन के बहुतायत से चिन्हित करत है, जवन प्रति वर्ष एक मिलियन टन से अधिक बाजार मांग का पूरा कइ सकत है। एक कैथोड सामग्री के रूप मा, लिथियम आयरन फॉस्फेट मा एक मध्यम ऑपरेटिंग वोल्टेज (3.2V), उच्च विशिष्ट क्षमता (170mA·h/g), उच्च निर्वहन शक्ति, तेजी से चार्जिंग क्षमता, लंबा चक्र जीवन अऊर उच्च तापमान अऊर उच्च गर्मी के वातावरण मा अच्छी स्थिरता होत है।
लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के निर्माण में उपयोग किए जाने वाले उत्पादन उपकरण
▲उत्पादन उपकरण आवश्यकता:;मिश्रण उपकरण;सुखाने उपकरण;सिंटरिंग उपकरण,;कुचल उपकरण; स्क्रीनिंग उपकरण; नाइट्रोजन जनरेटर; पैकेजिंग उपकरण।
जब लिथियम - आयन बैटरी निर्माण मा लिथियम आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) कैथोड सामग्री का उपयोग कीन जात है, तौ ओनके शुद्धता, चरण अऊर अशुद्धियन के आवश्यकता अत्यधिक कठोर होत हैं। उदाहरण के लिए, जब एलएफपी मा द्विसंयोजक लोहा के ऑक्सीकरण डिग्री 1% तक पहुँच जात है, तौ विशिष्ट क्षमता 30% से अधिक कम होइ सकत है। ई एहसे अहै काहे से कि नवा उत्पन्न त्रिकोणीय लोहा एलएफपी के सतह का कोट करत है, जेहिसे एक प्रतिक्रियाशील परत बनत है जवन आगे के आंतरिक प्रतिक्रियाओं का रोकत है। अगर एलएफपी पहिले से ही ऑक्सीकरण होइ चुका है, तौ बाद के कमी विधि एलएफपी नाहीं दे सकत हैं काहे से कि कच्चे माल मा लिथियम आयन पहिले से ही खो चुका हैं।
लौह ऑक्सालेट विधि से लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री का तैयारी
▲संश्लेषण सिद्धांत
▲मुख्य सिंथेटिक कच्चा माल
▲संश्लेषण प्रक्रिया
▲सिंथेटिक सामग्री का प्रदर्शन
कच्चे माल के रूप मा लौह ऑक्सालेट का उपयोग कइके लिथियम आयरन फॉस्फेट के संश्लेषण करै के प्रक्रिया का लौह ऑक्सालेट विधि (या बस लौह विधि) कहा जात है। वर्तमान मा, लौह ऑक्सालेट विधि चीन मा सबसे व्यापक रूप से उपयोग कीन जाय वाली प्रक्रिया अऊर विधि है, जेहिमा आधे से अधिक घरेलू निर्माता एकर उपयोग करत हैं। एकर मुख्य फायदा कम कच्चा माल लागत, सरल प्रक्रिया अऊर घटक अनुपात का आसान नियंत्रण है।
कार्बोथर्मल रिडक्शन द्वारा लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री का तैयारी
▲संश्लेषण सिद्धांत
▲मुख्य सिंथेटिक कच्चा माल
▲संश्लेषण प्रक्रिया
▲सिंथेटिक सामग्री का प्रदर्शन
लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4) सामग्री का उत्पादन करै वाले निर्माताओं मा, कार्बोथर्मल कमी विधि वर्तमान मा लौह ऑक्सालेट विधि के बाद दूसर सबसे व्यापक रूप से उपयोग कीन जाय वाली तकनीक है। एकर मुख्य कच्चा माल फेरिक आयरन (Fe2PO4) है, जेहिमा आयरन फॉस्फेट (Fe2PO4) अऊर आयरन ऑक्साइड (Fe2O3) शामिल हैं। प्रतिक्रिया के दौरान, कार्बन (C) अऊर कार्बन मोनोऑक्साइड (C2O3) फेरिक आयरन (Fe2PO4) का लौह आयरन (Fe2+) मा कम कइ देत हैं, जवन फिर क्रिस्टल जाली मा प्रवेश करत है, जेहिसे लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4) के क्रिस्टल संरचना बनत है।
कार्बोथर्मल रिडक्शन विधि का फायदा ई है कि प्रसंस्करण के दौरान कच्चे माल के ऑक्सीकरण पर विचार करै के जरूरत नाहीं है; वांछित फैलाव अवस्था प्राप्त करै के लिए कच्चे माल का संसाधित करै के लिए विभिन्न मिश्रण विधियन का उपयोग कीन जा सकत है। केवल उच्च तापमान चरण मा कार्बन फेरिक आयरन का लौह आयरन मा कम करत है, जेहिसे लिथियम आयरन फॉस्फेट बनत है, यहिसे कार्बोथर्मल रिडक्शन विधि का नाम है। कार्बोथर्मल कमी विधि एक-चरण कमी प्राप्त करत है, गैस उत्पादन का कम करत है, अऊर उपज में सुधार करै के लिए फायदेमंद है। साथै साथ, संश्लेषण प्रक्रिया नियंत्रित करै मा सरल अऊर आसान है, जेहिसे कार्बोथर्मल कमी विधि अपनावै वाली कंपनियन के संख्या बढ़त जात है।
लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री का हाइड्रोथर्मल तैयारी
▲संश्लेषण सिद्धांत
▲मुख्य सिंथेटिक कच्चा माल
▲संश्लेषण प्रक्रिया
▲सिंथेटिक सामग्री का प्रदर्शन
हाइड्रोथर्मल विधि लिथियम आयरन फॉस्फेट कैथोड सामग्री तैयार करै के लिए एक अपेक्षाकृत उन्नत विधि है। एकर मुख्य प्रक्रिया एक सुपरक्रिटिकल हाइड्रोथर्मल सिस्टम का उपयोग करत है, पानी मा लौह सल्फेट, लिथियम हाइड्रोक्साइड अऊर फास्फोरिक एसिड का घोलत है, एक सीलबंद वातावरण मा घोल का 100 डिग्री से अधिक गरम करत है ताकि एक उच्च-तापमान, उच्च-दबाव जलीय घोल बन सके। प्रतिक्रिया आयन प्रसार के माध्यम से आगे बढ़त है, जेहिसे लिथियम आयरन फॉस्फेट क्रिस्टल कण पैदा होत हैं। शुद्ध लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री का तब फ़िल्टर, सुखाया जात है अऊर कार्बन-लेपित कीन जात है ताकि लिथियम आयरन फॉस्फेट/कार्बन कम्पोजिट बनावा जा सके।
लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के लिए पारंपरिक परीक्षण अऊर विश्लेषण विधि
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के लिए रासायनिक संरचना विश्लेषण अऊर परीक्षण विधि
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के लिए भौतिक संपत्ति परीक्षण विधियां
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के लिए विद्युत रासायनिक प्रदर्शन परीक्षण विधियां
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के व्यावहारिक अनुप्रयोगन का मूल्यांकन
लिथियम आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) सामग्री के लिए, परीक्षण एक मूल तकनीक है, जो संश्लेषण प्रक्रिया नियंत्रण से भी अधिक महत्वपूर्ण है। सटीक अऊर सटीक परीक्षण डेटा के बिना, स्थिर प्रक्रिया स्थिति प्राप्त नाहीं कीन जा सकत है, अऊर यहि तरह, योग्य एलएफपी उत्पाद जवन उपयोग आवश्यकताओं का पूरा करत हैं, का उत्पादन नाहीं कीन जा सकत है। कच्चे माल खरीद अऊर संश्लेषण से लइके तैयार उत्पाद मूल्यांकन तक पूरी उत्पादन प्रक्रिया मा सामग्री के कठोर परीक्षण आवश्यक है। यहिसे, एलएफपी के शोध अऊर उत्पादन करै वाली कौनो भी इकाई का अपने परीक्षण प्रणाली के निर्माण पर बहुत जोर देय का चाही। परिष्कृत परीक्षण उपकरण, कठोर परीक्षण विधियन अऊर अच्छी तरह से प्रशिक्षित परीक्षण कर्मियन का नियोजित करब एक कंपनी के लिए उद्योग मा आपन स्थिति बनाए रखै के लिए मौलिक शर्तें हैं।
लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के अन्य विशेषता गुणन का विश्लेषण
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री का विद्युत रासायनिक प्रदर्शन विश्लेषण
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री का इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म आकृति विज्ञान विश्लेषण
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के सतह ऊर्जा
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री मा आयरन घुलनशीलता का माप
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के स्पेक्ट्रोस्कोपिक विशेषता
लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के व्यावहारिक अनुप्रयोग मा, नियमित प्रदर्शन परीक्षणन के अलावा, सामग्री प्रदर्शन मूल्यांकन अऊर बैटरी निर्माण प्रक्रियाओं के लिए एक संदर्भ प्रदान करै के लिए कुछ विशिष्ट गुणन का मापब भी आवश्यक है। प्रौद्योगिकी के उन्नति के साथ, कुछ पैरामीटर जेका पहिले केवल पूर्ण कोशिकाओं का उपयोग कइके मापा जा सकत रहा, अब सरल विधियन का उपयोग कइके निर्धारित कीन जा सकत है। उदाहरण के लिए, लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री के चक्र प्रदर्शन, खासकर कार्बन चक्र प्रदर्शन, अब विशेष रूप से डिज़ाइन कीन गा सिक्का कोशिका का उपयोग कइके मूल्यांकन कीन जा सकत है, जेसे माप प्रक्रिया बहुत सरल होइ जात है।
लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री का उपयोग कइके बैटरी निर्माण प्रौद्योगिकी
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी सिस्टम डिजाइन विनिर्देश
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री घोल तैयारी तकनीक
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट घोल का लेप
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट इलेक्ट्रोड का रोलिंग
▲परिवर्तन अऊर विभाजन
▲बैटरी निर्माण के अन्य उदाहरण
कौनो भी लिथियम-आयन बैटरी के लिए, प्रारंभिक डिजाइन प्राथमिक कार्य है। डिजाइन काम मा लिथियम-आयन बैटरी के निर्माण प्रक्रिया का निर्धारित करब शामिल है। चूंकि बैटरी का प्रदर्शन मुख्य रूप से इलेक्ट्रोड द्वारा निर्धारित कीन जात है, इलेक्ट्रोड डिजाइन बैटरी निर्माण प्रक्रिया का एक मूल पहलू है। ई लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के लिए भी सच है।
लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र
▲विद्युत परिवहन उपकरणन मा लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के अनुप्रयोग
▲ऊर्जा भंडारण बिजली आपूर्ति मा लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के अनुप्रयोग
▲बिजली उपकरणन मा लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के अनुप्रयोग
▲लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के अनुप्रयोग
लिथियम आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) लिथियम-आयन बैटरी के लिए कैथोड सामग्री है, अऊर एकर सबसे बड़ा फायदा एकर उच्च सुरक्षा है। यहिमा उ फायदा भी अहै जवन लिथियम मैंगनीज ऑक्साइड अऊर निकेल-मैंगनीज-कोबाल्ट तृतीयक सामग्री मा कमी अहै, जइसे कि लंबा चक्र जीवन, कम सामग्री लागत अऊर प्रचुर मात्रा मा कच्चा माल स्रोत। एलएफपी बैटरी मा स्थिर वोल्टेज, मध्यम ऑपरेटिंग वोल्टेज, इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम के साथ अच्छी संगतता होत है, गैर--विषाक्त होत हैं, इनमा कौनो मेमोरी प्रभाव नाहीं होत है, अऊर वातावरण का प्रदूषित नाहीं करत हैं। ओनके विशिष्ट ऊर्जा 100-130 डब्ल्यूएच/किलोग्राम तक पहुँच सकत है, जवन सीसा-एसिड बैटरी के 0.3-5 गुना अऊर निकेल-धातु हाइड्राइड बैटरी के 1.5 गुना है। अपने कईयो फायदा का देखत हुए, ई इलेक्ट्रिक वाहन, पवन अऊर सौर ऊर्जा भंडारण अऊर घरेलू उपयोग के लिए सुरक्षित बैकअप बैटरी के लिए एक आदर्श बैटरी माना जात है।
लिथियम-आयन बैटरी के लिए अन्य कैथोड सामग्री के लिए दृष्टिकोण
▲लिथियम वैनेडियम फॉस्फेट कैथोड सामग्री -
▲लिथियम मैंगनीज फॉस्फेट कैथोड सामग्री
▲लिथियम आयरन सिलिकेट कैथोड सामग्री
▲लिथियम आयरन बोरेट कैथोड सामग्री
▲लिथियम-समृद्ध स्तरित कैथोड सामग्री
लिथियम आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) सामग्री के उद्भव ने बड़े-पैमाने पर लिथियम-आयन बैटरी के व्यापक अनुप्रयोग के लिए भौतिक विज्ञान नींव रखी।
जैसा कि सब जानत हैं, लिथियम-आयन बैटरी के सुरक्षा हमेशा उद्योग के विकास का प्रतिबंधित करै वाला एक मूल अऊर महत्वपूर्ण मुद्दा रहा है। स्थिर भौतिक गुणन अऊर परिष्कृत प्रसंस्करण उपकरण वाले विकसित देशन मा भी, लिथियम-आयन बैटरी के सुरक्षा के पूरी तरह से गारंटी नाहीं दीन जा सकत है। अपने देश मा लिथियम-आयन बैटरी प्रसंस्करण के वर्तमान अपेक्षाकृत निम्न स्तर का देखत हुए, एलएफपी अपने देश के राष्ट्रीय परिस्थितियन के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है, जेसे बैटरी सुरक्षा मा काफी सुधार होत है।