லித்தியம்-அயன் ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரி என்றால் என்ன?

லித்தியம்-அயன் பேட்டரி என்பது இரண்டாம் நிலை பேட்டரி (ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரி) ஆகும், இது முக்கியமாக நேர்மறை மின்முனைக்கும் எதிர்மறை மின்முனைக்கும் இடையே உள்ள லித்தியம் அயனிகளின் இயக்கத்தைச் சார்ந்து செயல்படும். சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செயல்பாட்டின் போது, ​​Li+ உட்பொதிக்கப்பட்டு டி{3}}இரண்டு மின்முனைகளுக்கிடையில் உட்பொதிக்கப்படுகிறது: சார்ஜ் செய்யும் போது, ​​Li+ ஆனது நேர்மின்முனையிலிருந்து -உட்பொதிக்கப்பட்டு, எலக்ட்ரோலைட் மூலம் எதிர்மறை மின்முனையில் உட்பொதிக்கப்படுகிறது, மேலும் எதிர்மறை மின்முனையானது லித்தியம் நிறைந்த நிலையில் உள்ளது-; வெளியேற்றத்தின் போது எதிர் உண்மை.

பகுதி 1 பேட்டரிகள் அறிமுகம்

லித்தியம் பேட்டரிகள் லித்தியம் பேட்டரிகள் மற்றும் லித்தியம்{0}}அயன் பேட்டரிகள் என பிரிக்கப்படுகின்றன. மொபைல் போன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகள் லித்தியம் -அயன் பேட்டரிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, அவை பொதுவாக லித்தியம் பேட்டரிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. பேட்டரிகள் பொதுவாக லித்தியம் கூறுகளைக் கொண்ட பொருட்களை மின்முனைகளாகப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் அவை நவீன உயர் செயல்திறன் கொண்ட பேட்டரிகளின் பிரதிநிதிகளாகும். இருப்பினும், உண்மையான லித்தியம் பேட்டரிகள் அவற்றின் அதிக ஆபத்து காரணமாக தினசரி மின்னணு தயாரிப்புகளில் அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் முதன்முதலில் ஜப்பானின் சோனி கார்ப்பரேஷன் 1990 இல் உருவாக்கப்பட்டது. இது லித்தியம் அயனிகளை கார்பனில் (பெட்ரோலியம் கோக் மற்றும் கிராஃபைட்) உட்பொதித்து எதிர்மறை மின்முனையை உருவாக்குகிறது (பாரம்பரிய லித்தியம் பேட்டரிகள் லித்தியம் அல்லது லித்தியம் கலவையை எதிர்மறை மின்முனையாகப் பயன்படுத்துகின்றன). LixCoO2 பொதுவாக நேர்மறை மின்முனைப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் LixNiO2 மற்றும் LixMnO4 ஆகியவையும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. LiPF6+டைதிலீன் கார்பனேட் (EC)+டைமெத்தில் கார்பனேட் (DMC) எலக்ட்ரோலைட்டாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
பெட்ரோலியம் கோக் மற்றும் கிராஃபைட் -நச்சுத்தன்மையற்றவை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்களாக வளங்களில் ஏராளமாக உள்ளன. லித்தியம் அயனிகள் கார்பனில் உட்பொதிக்கப்பட்டுள்ளன, இது லித்தியத்தின் உயர் செயல்பாட்டைச் சமாளிக்கிறது மற்றும் பாரம்பரிய லித்தியம் பேட்டரிகளின் பாதுகாப்பு சிக்கல்களைத் தீர்க்கிறது. நேர்மறை மின்முனையான LixCoO2 அதிக அளவு பொறுப்பு மற்றும் வெளியேற்ற செயல்திறன் மற்றும் ஆயுளை அடைய முடியும், இது செலவைக் குறைக்கிறது. சுருக்கமாக, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் விரிவான செயல்திறன் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது. 21 ஆம் நூற்றாண்டில் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் பெரிய சந்தையை ஆக்கிரமிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.
லித்தியம்-அயன் இரண்டாம் நிலை பேட்டரிகளை சார்ஜ் செய்து வெளியேற்றுவதற்கான எதிர்வினை சூத்திரம்: படம்

பகுதி 2 பேட்டரி வேறுபாடு

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் பின்வரும் இரண்டு பேட்டரிகளுடன் எளிதில் குழப்பப்படுகின்றன
லித்தியம் பேட்டரிகள்: உலோக லித்தியத்தை எதிர்மறை மின்முனையாகப் பயன்படுத்தவும்.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள்: நீர்{1}}அல்லாத திரவ கரிம எலக்ட்ரோலைட்டுகளைப் பயன்படுத்தவும்.
லித்தியம்-அயன் பாலிமர் பேட்டரிகள்: திரவ கரிம கரைப்பான்களை ஜெல் செய்ய பாலிமர்களைப் பயன்படுத்தவும் அல்லது அனைத்து-திட எலக்ட்ரோலைட்களையும் நேரடியாகப் பயன்படுத்தவும். லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் பொதுவாக கிராஃபைட் கார்பன் பொருட்களை எதிர்மறை மின்முனைகளாகப் பயன்படுத்துகின்றன.

PART3 முக்கிய வகைகள்

லித்தியம்{0}}அயன் பேட்டரிகளில் பயன்படுத்தப்படும் பல்வேறு எலக்ட்ரோலைட் பொருட்களின் படி, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் திரவ லித்தியம்{2}}அயன் பேட்டரிகள் (Liquified Lithium-Ion Battery, LIB என குறிப்பிடப்படுகிறது), அமுக்கப்பட்ட லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் மற்றும் பாலிமர் லித்தியம்{{5}லித்தியம் லித்தியம்-அயன் பேட்டரி, PLB என குறிப்பிடப்படுகிறது).
3.1 திரவ லித்தியம்{1}}அயன் பேட்டரிகள்
ரிச்சார்ஜபிள் லித்தியம்{0}}அயன் பேட்டரிகள் மொபைல் போன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகள் போன்ற நவீன டிஜிட்டல் தயாரிப்புகளில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பேட்டரிகள் ஆகும். எனவே, விலையுயர்ந்த பேட்டரிகள் சேதமடைவதைத் தடுக்க பேட்டரியில் பாதுகாப்பு கூறுகள் அல்லது பாதுகாப்பு சுற்றுகள் உள்ளன. லித்தியம்-அயன் பேட்டரி சார்ஜிங் தேவைகள் மிக அதிகம். இறுதி மின்னழுத்தத் துல்லியம் ±1%க்குள் இருப்பதை உறுதிசெய்ய, பெரிய குறைக்கடத்தி சாதன உற்பத்தியாளர்கள் பாதுகாப்பான, நம்பகமான மற்றும் வேகமாக சார்ஜ் செய்வதை உறுதிசெய்ய பல்வேறு வகையான லித்தியம்-அயன் பேட்டரி சார்ஜிங் ICகளை உருவாக்கியுள்ளனர்.
மெயின்ஸ்ட்ரீம் மொபைல் போன்களில் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. பேட்டரி ஆயுளை நீட்டிக்க லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் சரியான பயன்பாடு மிகவும் முக்கியமானது. வெவ்வேறு எலக்ட்ரானிக் தயாரிப்புகளின் தேவைகளுக்கு ஏற்ப இது தட்டையான செவ்வக, உருளை, செவ்வக மற்றும் பொத்தானாக- உருவாக்கப்படலாம், மேலும் பல பேட்டரிகள் தொடர் மற்றும் இணையாக இணைக்கப்பட்ட பேட்டரி பேக்குகள் உள்ளன. லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் மதிப்பிடப்பட்ட மின்னழுத்தம் பொதுவாக பொருள் மாற்றங்களால் 3.7V ஆகும், அதே சமயம் லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் நேர்மறை மின்முனைகளின் மின்னழுத்தம் 3.2V ஆகும். முழுமையாக சார்ஜ் செய்யும் போது இறுதி மின்னழுத்தம் பொதுவாக 4.2V மற்றும் லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் 3.65V ஆகும். லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் இறுதி வெளியேற்ற மின்னழுத்தம் 2.75V முதல் 3.0V வரை இருக்கும் (பேட்டரி தொழிற்சாலை இயக்க மின்னழுத்த வரம்பை அல்லது இறுதி வெளியேற்ற மின்னழுத்தத்தை வழங்குகிறது, மேலும் அளவுருக்கள் சற்று வித்தியாசமாக இருக்கும், பொதுவாக 3.0V, மற்றும் இரும்பு பாஸ்பேட் 2.5V ஆகும்). 2.5V (லித்தியம் அயர்ன் பாஸ்பேட்டுக்கு 2.0V) க்குக் கீழே டிஸ்சார்ஜ் செய்வதை அதிக-டிஸ்சார்ஜ் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது பேட்டரியை சேதப்படுத்தும்.
லித்தியம்-லித்தியம் கோபால்ட் ஆக்சைடு வகைப் பொருட்களைக் கொண்ட நேர்மறை மின்முனைகளைக் கொண்ட அயன் பேட்டரிகள் அதிக-தற்போதைய வெளியேற்றத்திற்குப் பொருந்தாது. அதிகப்படியான மின்னோட்ட வெளியேற்றம் வெளியேற்ற நேரத்தை குறைக்கும் (அதிக வெப்பநிலை உள்ளே உருவாக்கப்படும் மற்றும் ஆற்றல் இழக்கப்படும்), மேலும் ஆபத்தானது; ஆனால் லித்தியம் அயர்ன் பாஸ்பேட் பாசிட்டிவ் எலக்ட்ரோடு பொருட்களைக் கொண்ட லித்தியம் பேட்டரிகள் 20C அல்லது அதற்கும் அதிகமான மின்னோட்டத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்டு டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்படலாம் (C என்பது பேட்டரியின் திறன், அதாவது C=800mAh, 1C சார்ஜிங் வீதம் என்பது 800mA சார்ஜிங் மின்னோட்டம் ஆகும்), இது மின்சார வாகனங்களுக்கு ஏற்றது. எனவே, பேட்டரி உற்பத்தியாளர் அதிகபட்ச வெளியேற்ற மின்னோட்டத்தை கொடுக்கிறார், இது பயன்பாட்டின் போது அதிகபட்ச வெளியேற்ற மின்னோட்டத்தை விட குறைவாக இருக்க வேண்டும். லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளுக்கு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை தேவைகள் உள்ளன. தொழிற்சாலை சார்ஜிங் வெப்பநிலை வரம்பு, வெளியேற்ற வெப்பநிலை வரம்பு மற்றும் சேமிப்பு வெப்பநிலை வரம்பு ஆகியவற்றை வழங்குகிறது. அதிக மின்னழுத்த சார்ஜிங் லித்தியம்{12}}அயன் பேட்டரிகளுக்கு நிரந்தர சேதத்தை ஏற்படுத்தும். லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் சார்ஜிங் மின்னோட்டம் பேட்டரி உற்பத்தியாளரின் பரிந்துரைகளின் அடிப்படையில் இருக்க வேண்டும், மேலும் அதிக மின்னோட்டத்தை (அதிக வெப்பமடைவதை) தவிர்க்க மின்னோட்டம் கட்டுப்படுத்தும் சுற்று தேவைப்படுகிறது. பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் சார்ஜிங் விகிதம் 0.25C~1C ஆகும். ஒரு பெரிய மின்னோட்டத்துடன் சார்ஜ் செய்யும் போது, ​​பேட்டரியை சேதப்படுத்துவதிலிருந்தோ அல்லது வெடிப்பை ஏற்படுத்துவதிலிருந்தோ அதிக வெப்பத்தைத் தடுக்க பேட்டரி வெப்பநிலை அடிக்கடி கண்டறியப்படுகிறது.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரி சார்ஜிங் இரண்டு நிலைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது: முதலில் நிலையான மின்னோட்டம் சார்ஜிங், பின்னர் முடிவு மின்னழுத்தத்தை நெருங்கும் போது நிலையான மின்னழுத்த சார்ஜிங்கிற்கு மாறுதல். எடுத்துக்காட்டாக, 800mAh திறன் கொண்ட பேட்டரி 4.2V இன் டர்மினேஷன் சார்ஜிங் மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டுள்ளது. பேட்டரி 800mA நிலையான மின்னோட்டத்தில் சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது (சார்ஜிங் விகிதம் 1C). ஆரம்பத்தில், பேட்டரி மின்னழுத்தம் ஒரு பெரிய சாய்வுடன் அதிகரிக்கிறது. பேட்டரி மின்னழுத்தம் 4.2V க்கு அருகில் இருக்கும்போது, ​​அது 4.2V நிலையான மின்னழுத்த சார்ஜிங்கிற்கு மாற்றப்படுகிறது, மின்னோட்டம் படிப்படியாக குறைகிறது, மேலும் மின்னழுத்தம் அதிகம் மாறாது. சார்ஜிங் மின்னோட்டம் 1/10-50C ஆகக் குறையும் போது (ஒவ்வொரு தொழிற்சாலையின் அமைப்பு மதிப்பும் வேறுபட்டது மற்றும் பயன்பாட்டைப் பாதிக்காது), அது முழுமைக்கு நெருக்கமாக இருப்பதாகக் கருதப்பட்டு சார்ஜிங் நிறுத்தப்படலாம் (சில சார்ஜர்கள் 1/10Cக்குப் பிறகு டைமரைத் தொடங்கி, குறிப்பிட்ட காலத்திற்குப் பிறகு சார்ஜிங்கை முடிக்கும்).
3.2 அமுக்கப்பட்ட லித்தியம்{1}}அயன் பேட்டரி
ஏப்ரல் 19, 2023 அன்று, CATL ஆனது 500Wh/kg வரை ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்ட ஒரு அமுக்கப்பட்ட பேட்டரியை வெளியிட்டது, இது 2023க்குள் வெகுஜன உற்பத்தித் திறனைக் கொண்டிருக்கும்.

பகுதி 4 வேலை கொள்கை

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் கார்பன் பொருட்களை எதிர்மறை மின்முனைகளாகவும், லித்தியம்{1}}கொண்ட சேர்மங்களை நேர்மறை மின்முனைகளாகவும் பயன்படுத்துகின்றன. உலோக லித்தியம் இல்லை, லித்தியம் அயனிகள் மட்டுமே உள்ளன. இது லித்தியம்-அயன் பேட்டரி. லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் என்பது லித்தியம் அயன் உட்பொதிக்கப்பட்ட சேர்மங்களைக் கொண்ட பேட்டரிகளுக்கான பொதுவான சொல் நேர்மறை மின்முனைப் பொருள்களாகும். லித்தியம் -அயன் பேட்டரிகளின் சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செயல்முறை என்பது லித்தியம் அயன் உட்பொதித்தல் மற்றும் டி{9}}உட்பொதித்தல் செயல்முறையாகும். லித்தியம் அயனிகளை உட்பொதித்தல் மற்றும் உட்பொதித்தல் ஆகிய செயல்பாட்டில், லித்தியம் அயனிகளுக்கு இணையான எலக்ட்ரான்களை உட்பொதித்தல் மற்றும் உட்பொதித்தல் ஆகியவையும் சேர்ந்து கொள்கின்றன (எப்பெடிங் அல்லது டி{13}}எப்பெடிங் அல்லது டி உட்பொதிப்பதைப் பயன்படுத்துவது வழக்கம். எதிர்மறை மின்முனையைக் குறிக்கும் சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் செயல்பாட்டில், லித்தியம் அயனிகள் உட்பொதிக்கப்பட்ட/டி{16}}உட்பொதிக்கப்பட்டு, நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனைகளுக்கு இடையே முன்னும் பின்னுமாகச் செருகப்படுகின்றன, இது "ராக்கிங் நாற்காலி பேட்டரி" என்று தெளிவாக அழைக்கப்படுகிறது.
பேட்டரி சார்ஜ் செய்யப்படும்போது, ​​பேட்டரியின் நேர்மறை மின்முனையில் லித்தியம் அயனிகள் உருவாக்கப்படுகின்றன, மேலும் உருவாக்கப்பட்ட லித்தியம் அயனிகள் எலக்ட்ரோலைட் மூலம் எதிர்மறை மின்முனைக்கு நகரும். எதிர்மறை மின்முனையாக கார்பன் ஒரு அடுக்கு அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பல நுண் துளைகளைக் கொண்டுள்ளது. எதிர்மறை மின்முனையை அடையும் லித்தியம் அயனிகள் கார்பன் அடுக்கின் நுண் துளைகளில் பதிக்கப்பட்டுள்ளன. அதிக லித்தியம் அயனிகள் உட்பொதிக்கப்படுவதால், அதிக சார்ஜிங் திறன். இதேபோல், பேட்டரி டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்படும்போது (அதாவது, பேட்டரியைப் பயன்படுத்தும் செயல்முறை), எதிர்மறை மின்முனையின் கார்பன் அடுக்கில் பதிக்கப்பட்ட லித்தியம் அயனிகள் வெளியிடப்பட்டு மீண்டும் நேர்மறை மின்முனைக்கு நகரும். நேர்மறை மின்முனைக்குத் திரும்பும் அதிக லித்தியம் அயனிகள், வெளியேற்றும் திறன் அதிகமாகும்.
படம்
பொதுவாக, லித்தியம் பேட்டரிகளின் சார்ஜிங் மின்னோட்டம் 0.2C மற்றும் 1C இடையே அமைக்கப்படுகிறது. பெரிய மின்னோட்டம், வேகமாக சார்ஜ் ஆகும், மேலும் பேட்டரியின் வெப்பம் அதிகமாகும். மேலும், மின்னோட்டம் மிகப் பெரியதாக இருந்தால், திறன் முழுமையடையாது, ஏனெனில் பேட்டரியின் உள்ளே மின் வேதியியல் எதிர்வினை நேரம் எடுக்கும். பீர் ஊற்றுவது போல், வேகமாக ஊற்றினால், நுரை வந்து நிரம்பாமல் இருக்கும்.

PART5 கூறுகள்

ஸ்டீல் ஷெல்/அலுமினிய ஷெல்/சிலிண்டர்/மென்மையான பேக்கேஜிங் தொடர்
நேர்மறை மின்முனை: செயலில் உள்ள பொருள் பொதுவாக லித்தியம் மாங்கனீசு ஆக்சைடு அல்லது லித்தியம் கோபால்ட் ஆக்சைடு, நிக்கல் கோபால்ட் மாங்கனீசு ஆக்சைடு பொருள், மற்றும் மின்சார மிதிவண்டிகள் பொதுவாக நிக்கல் கோபால்ட் மாங்கனீசு ஆக்சைடு (பொதுவாக மும்மை என அழைக்கப்படுகிறது) அல்லது டர்னரி + ஒரு சிறிய அளவு லித்தியம் மாங்கனீஸ் ஆகும். தூய லித்தியம் மாங்கனீசு ஆக்சைடு மற்றும் லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் ஆகியவை பெரிய அளவு, மோசமான செயல்திறன் அல்லது அதிக விலை காரணமாக படிப்படியாக மறைந்து வருகின்றன. கடத்தும் மின்னோட்டம் சேகரிப்பான் 10-20 மைக்ரான் தடிமன் கொண்ட மின்னாற்பகுப்பு அலுமினியப் படலத்தைப் பயன்படுத்துகிறது.
உதரவிதானம்: லித்தியம் அயனிகளை சுதந்திரமாக கடந்து செல்ல அனுமதிக்கும் மைக்ரோபோரஸ் அமைப்புடன் சிறப்பாக உருவாக்கப்பட்ட பாலிமர் படம், ஆனால் எலக்ட்ரான்கள் கடந்து செல்ல முடியாது.
எதிர்மறை மின்முனை: செயலில் உள்ள பொருள் கிராஃபைட், அல்லது கிராஃபைட் போன்ற-கட்டமைப்பைக் கொண்ட கார்பன் ஆகும், மேலும் கடத்தும் மின்னோட்டம் சேகரிப்பான் 7-15 மைக்ரான் தடிமன் கொண்ட மின்னாற்பகுப்பு செப்புப் படலத்தைப் பயன்படுத்துகிறது.
எலக்ட்ரோலைட்: லித்தியம் ஹெக்ஸாபுளோரோபாஸ்பேட்டுடன் கரைக்கப்பட்ட கார்பனேட் கரைப்பான் மற்றும் பாலிமர்களுக்கான ஜெல் எலக்ட்ரோலைட்.
பேட்டரி ஷெல்: எஃகு ஷெல் (சதுர வகை அரிதாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது), அலுமினிய ஷெல், நிக்கல்{0}}பூசப்பட்ட இரும்பு ஷெல் (உருளை பேட்டரிகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது), அலுமினியம்-பிளாஸ்டிக் படம் (மென்மையான பேக்கேஜிங்), மற்றும் பேட்டரி தொப்பி, இது பேட்டரியின் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை முனையமாகவும் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது.