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. சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் செயல்பாட்டின் போது, ​​Li+ உட்பொதிக்கப்பட்டு, டி{3}}இரண்டு மின்முனைகளுக்கு இடையில் உட்பொதிக்கப்படுகிறது: சார்ஜ் செய்யும் போது, ​​Li+ ஆனது -நேர்மறை மின்முனையிலிருந்து உட்பொதிக்கப்பட்டு, எலக்ட்ரோலைட் மூலம் எதிர்மறை மின்முனையில் உட்பொதிக்கப்படுகிறது, மேலும் எதிர்மறை மின்முனையானது லித்தியம் நிலையில் உள்ளது- வெளியேற்றும் 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.

பகுதி 2: பேட்டரி வேறுபாடுகள்
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.

பகுதி 3: 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{4}} உருவாக்கப்படலாம், மேலும் தொடர் மற்றும் இணையாக இணைக்கப்பட்ட பல பேட்டரிகளால் ஆன 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-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 நிறுத்தப்படும் மின்னழுத்தத்திற்கு அருகில் இருக்கும் போது நிலையான மின்னழுத்தம் சார்ஜிங். 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.

பகுதி 5: கூறுகள்

ஸ்டீல் ஷெல்/அலுமினிய ஷெல்/உருளை/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 ஹெக்ஸாபுளோரோபாஸ்பேட்டை கரைக்கும் கார்பனேட் கரைப்பான்கள், பாலிமர்கள் ஜெல் எலக்ட்ரோலைட்டுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.
பேட்டரி ஷெல்: எஃகு ஷெல் (சதுர பேட்டரிகளில் அரிதாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது), அலுமினிய ஷெல், நிக்கல்{0}}பூசப்பட்ட இரும்பு ஷெல் (உருளை பேட்டரிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது), அலுமினியம்-பிளாஸ்டிக் படம் (மென்மையான பேக்கேஜிங்), முதலியன, அத்துடன் பேட்டரி தொப்பி, இது பேட்டரியின் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை முனையமாகவும் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது.

பகுதி 6: பேட்டரி கலவை

அனைத்து இரசாயன பேட்டரிகளைப் போலவே, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளும் மூன்று பகுதிகளைக் கொண்டவை: நேர்மறை மின்முனை, எதிர்மறை மின்முனை மற்றும் எலக்ட்ரோலைட். எலக்ட்ரோடு பொருட்கள் அனைத்தும் லித்தியம் அயனிகளாகும், அவை உட்பொதிக்கப்படலாம் (செருகப்பட்டது)/de-உட்பொதிக்கப்பட்ட (de-செருகப்பட்டது).
6.1 நேர்மறை மின்முனை பொருட்கள்
1) நேர்மறை மின்முனை பொருட்கள்
பல விருப்ப நேர்மறை மின்முனை பொருட்கள் உள்ளன, மேலும் முக்கிய தயாரிப்புகள் பெரும்பாலும் லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட்டைப் பயன்படுத்துகின்றன. வெவ்வேறு நேர்மறை மின்முனைப் பொருட்களின் ஒப்பீடு:

2) நேர்மறை மின்முனை எதிர்வினை
லித்தியம் அயனிகள் வெளியேற்றத்தின் போது செருகப்படுகின்றன மற்றும் சார்ஜின் போது பிரிக்கப்படுகின்றன.
சார்ஜ் செய்யும் போது: LiFePO4→ Li1-xFePO4 + xLi ++ xe-
டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் போது: Li1-xFePO4+ xLi ++ xe- →LiFePO4
6.2 எதிர்மறை மின்முனை பொருட்கள்
1) எதிர்மறை மின்முனை பொருட்கள்
கிராஃபைட் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. டைட்டனேட்டுகள் ஒரு சிறந்த பொருளாக இருக்கலாம் என்று புதிய ஆராய்ச்சி கண்டறிந்துள்ளது. எதிர்மறை மின்முனை எதிர்வினை: மின்னூட்டத்தின் போது லித்தியம் அயனிகள் செருகப்படுகின்றன மற்றும் வெளியேற்றத்தின் போது பிரிக்கப்படுகின்றன.
சார்ஜ் செய்யும் போது: xLi++ xe-+ 6C →LixC6
வெளியேற்றும் போது: LixC6→ xLi++ xe-+ 6C
பொதுவாக பின்வரும் வகைகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது:
கார்பன் நெகடிவ் எலக்ட்ரோடு பொருட்கள்: லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் உண்மையில் பயன்படுத்தப்படும் எதிர்மறை எலக்ட்ரோடு பொருட்கள், செயற்கை கிராஃபைட், இயற்கை கிராஃபைட், மீசோபேஸ் கார்பன் மைக்ரோபீட்ஸ், பெட்ரோலியம் கோக், கார்பன் ஃபைபர், பைரோலிடிக் ரெசின் கார்பன் போன்ற கார்பன் பொருட்கள் ஆகும்.
டின்-அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்கள்: டின்-அடிப்படையிலான எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்களை இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: டின் ஆக்சைடு மற்றும் டின்{2}}அடிப்படையிலான கலவை ஆக்சைடு. ஆக்சைடு என்பது உலோகத் தகரத்தின் பல்வேறு வேலன்ஸ் நிலைகளின் ஆக்சைடுகளைக் குறிக்கிறது. வணிக தயாரிப்புகள் எதுவும் இல்லை.
லித்தியம்-மாற்ற உலோக நைட்ரைடு எதிர்மறை மின்முனை பொருட்கள்: வணிக தயாரிப்புகள் இல்லை.
அலாய் நெகடிவ் எலக்ட்ரோடு பொருட்கள்: டின் அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகள், சிலிக்கான்{1}}அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகள், ஜெர்மானியம்{2}அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகள், அலுமினியம்{3}}அடிப்படையிலான உலோகக்கலவைகள், ஆன்டிமனி{4}}அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகள், மெக்னீசியம்{5}அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகள் மற்றும் பிற உலோகக் கலவைகள், வணிகப் பொருட்கள் இல்லை.
நானோ-அளவிலான எதிர்மறை எலக்ட்ரோடு பொருட்கள்: நானோ கார்பன் குழாய்கள், நானோ அலாய் பொருட்கள்.
நானோ பொருட்கள் நானோ ஆக்சைடு பொருட்கள்: 2009 இல் லித்தியம் பேட்டரி புதிய ஆற்றல் துறையில் சமீபத்திய சந்தை வளர்ச்சி போக்குகளின் படி, பல நிறுவனங்கள் பாரம்பரிய கிராஃபைட், டின் ஆக்சைடு மற்றும் நானோ கார்பன் குழாய்களில் சேர்க்க நானோ டைட்டானியம் ஆக்சைடு மற்றும் நானோ சிலிக்கான் ஆக்சைடுகளைப் பயன்படுத்தத் தொடங்கின.
6.3 எலக்ட்ரோலைட்
கரைசல்: லித்தியம் பெர்குளோரேட் (LiClO4), லித்தியம் ஹெக்ஸாபுளோரோபாஸ்பேட் (LiPF6) மற்றும் லித்தியம் டெட்ராஃப்ளூரோபோரேட் (LiBF4) போன்ற லித்தியம் உப்புகள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
கரைப்பான்: மின்கலத்தின் வேலை செய்யும் மின்னழுத்தம் நீரின் சிதைவு மின்னழுத்தத்தை விட அதிகமாக இருப்பதால், ஈதர், எத்திலீன் கார்பனேட், ப்ரோப்பிலீன் கார்பனேட், டைதைல் கார்பனேட் போன்ற லித்தியம்{0}}அயன் பேட்டரிகளில் கரிம கரைப்பான்கள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கரிம கரைப்பான்கள் பெரும்பாலும் கிராஃபைட்டின் கட்டமைப்பை சார்ஜ் செய்யும் போது அழிக்கின்றன. அதன் மேற்பரப்பு, இதன் விளைவாக மின்முனை செயலிழப்பு ஏற்படுகிறது. கரிம கரைப்பான்கள் எரியக்கூடிய தன்மை மற்றும் வெடிப்பு போன்ற பாதுகாப்பு சிக்கல்களையும் கொண்டு வருகின்றன.
6.4 கடத்தும் பூச்சு
பேட்டரிகளுக்கான கார்பன்-பூசிய அலுமினியத் தகடு (கடத்தும் பூச்சு)
லித்தியம்-அயன் பேட்டரி பயன்பாடுகளில் கார்பன்-பூசப்பட்ட அலுமினியத் தாளின் நன்மைகள்
பேட்டரி துருவமுனைப்பைத் தடுக்கிறது, வெப்ப விளைவுகளை குறைக்கிறது மற்றும் வீத செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது;
பேட்டரி உள் எதிர்ப்பைக் குறைத்தல் மற்றும் சுழற்சி செயல்பாட்டின் போது மாறும் உள் எதிர்ப்பை கணிசமாகக் குறைக்கிறது;
உயர் நிலைத்தன்மை, பேட்டரி சுழற்சி ஆயுளை அதிகரிக்கும்;
செயலில் உள்ள பொருட்கள் மற்றும் தற்போதைய சேகரிப்பாளர்களுக்கு இடையே அதிக ஒட்டுதல், துருவ துண்டுகளின் உற்பத்தி செலவைக் குறைக்கிறது;
எலக்ட்ரோலைட்டால் துருப்பிடிக்காத தற்போதைய சேகரிப்பாளரைப் பாதுகாக்கவும்;
லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் மற்றும் லித்தியம் டைட்டனேட் பொருட்களின் செயலாக்க செயல்திறனை மேம்படுத்தவும்.
பேட்டரி கடத்தும் அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பைச் செயலாக்க செயல்பாட்டு பூச்சுகளைப் பயன்படுத்துவது ஒரு திருப்புமுனை தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்பு ஆகும். கார்பன்-பூசப்பட்ட அலுமினியத் தகடு/செப்புத் தகடு என்பது அலுமினியப் படலம்/செப்புத் தாளில் சிதறிய நானோ{2}}கடத்தும் கிராஃபைட் மற்றும் கார்பன்{3}}பூசப்பட்ட துகள்களை சமமாகவும் நன்றாகவும் பூசுவதாகும். இது சிறந்த நிலையான கடத்துத்திறனை வழங்குவதோடு, செயலில் உள்ள பொருளின் நுண்ணிய மின்னோட்டத்தையும் சேகரிக்கும், இதன் மூலம் நேர்மறை/எதிர்மறை மின்முனை பொருள் மற்றும் சேகரிப்பான் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு எதிர்ப்பை வெகுவாகக் குறைக்கலாம், மேலும் இரண்டிற்கும் இடையே உள்ள ஒட்டுதலை மேம்படுத்தலாம், இது பயன்படுத்தப்படும் பைண்டரின் அளவைக் குறைக்கலாம், இதனால் பேட்டரியின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்தலாம். பூச்சு இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது: நீர்-அடிப்படையிலான (நீரியல் அமைப்பு) மற்றும் எண்ணெய்-அடிப்படையிலான (கரிம கரைப்பான் அமைப்பு).

பகுதி 7: நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள்

7.1 நன்மைகள்
உயர் மின்னழுத்தம்: ஒரு கலத்தின் இயக்க மின்னழுத்தம் 3.7-3.8V (லித்தியம் அயர்ன் பாஸ்பேட்டுக்கு 3.2V), இது Ni-Cd மற்றும் Ni-MH பேட்டரிகளை விட 3 மடங்கு அதிகமாகும்.
பெரிய குறிப்பிட்ட ஆற்றல்: அடையக்கூடிய உண்மையான குறிப்பிட்ட ஆற்றல் சுமார் 555Wh/kg ஆகும், அதாவது, பொருள் 150mAh/g (3-4 மடங்கு Ni-Cd ஐ விட 2-3 மடங்கு, Ni-MH ஐ விட 2-3 மடங்கு), இது அதன் கோட்பாட்டு மதிப்பில் 88% க்கு அருகில் உள்ளது.
நீண்ட சுழற்சி வாழ்க்கை: பொதுவாக, இது 500 மடங்குக்கு மேல் அல்லது 1000 மடங்குக்கு மேல் அடையலாம், மேலும் லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் 8000 மடங்கு அடையலாம். சிறிய மின்னோட்ட வெளியேற்றத்துடன் கூடிய மின் சாதனங்களுக்கு, பேட்டரியின் சேவை வாழ்க்கை சாதனத்தின் போட்டித்தன்மையை இரட்டிப்பாக்கும்.
நல்ல பாதுகாப்பு செயல்திறன்: மாசு இல்லை, நினைவக விளைவு இல்லை. Li-அயனின் முன்னோடியாக, லித்தியம் பேட்டரிகள் அவற்றின் பயன்பாட்டுப் பகுதிகளைக் குறைத்துள்ளன, ஏனெனில் உலோக லித்தியம் டென்ட்ரைட்டுகளை உருவாக்குவது மற்றும் குறுகிய-சுற்று: Li-அயனில் சுற்றுச்சூழலை மாசுபடுத்தும் காட்மியம், ஈயம், பாதரசம் மற்றும் பிற கூறுகள் இல்லை; Ni-சிடி பேட்டரிகளின் சில செயல்முறைகளில் (சிண்டரிங் போன்றவை) ஒரு பெரிய குறைபாடு "நினைவக விளைவு" ஆகும், இது பேட்டரிகளின் பயன்பாட்டைக் கடுமையாகக் கட்டுப்படுத்துகிறது, ஆனால் Li-அயனில் இந்தப் பிரச்சனையே இல்லை.
குறைந்த சுய{0}}வெளியேற்றம்: ஒரு மாதத்திற்கு அறை வெப்பநிலையில் சேமிக்கப்பட்ட முழு சார்ஜ் செய்யப்பட்ட Li-அயன் பேட்டரிகளின் சுய வெளியேற்ற விகிதம் சுமார் 2% ஆகும், இது 25{5}}30% Ni-Cd மற்றும் 30-35% Ni-MH ஐ விட மிகக் குறைவு.
வேகமான சார்ஜிங்: 30 நிமிடங்களுக்கு 1C சார்ஜிங் திறன் பெயரளவு திறனில் 80%க்கும் அதிகமாகவும், இரும்பு-பாஸ்பரஸ் பேட்டரியை 10 நிமிடங்களில் 90% பெயரளவு திறனில் சார்ஜ் செய்ய முடியும்.
இயக்க வெப்பநிலை: இயக்க வெப்பநிலை -25-45 டிகிரி. எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் நேர்மறை மின்முனையின் முன்னேற்றத்துடன், இது -40~70 டிகிரிக்கு விரிவாக்கப்படும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.
7.2 தீமைகள்
வயதானது: மற்ற ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரிகளைப் போலல்லாமல், லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் திறன் மெதுவாகக் குறையும், இது எத்தனை முறை பயன்படுத்தப்பட்டது மற்றும் வெப்பநிலையுடன் தொடர்புடையது. இந்த சரிவு நிகழ்வு திறன் குறைவு அல்லது உள் எதிர்ப்பின் அதிகரிப்பு மூலம் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. இது வெப்பநிலையுடன் தொடர்புடையது என்பதால், அதிக வேலை செய்யும் மின்னோட்டத்துடன் மின்னணு தயாரிப்புகளில் பிரதிபலிக்கும் வாய்ப்பு அதிகம். கிராஃபைட்டை லித்தியம் டைட்டனேட்டுடன் மாற்றுவது ஆயுளை நீட்டிப்பதாகத் தெரிகிறது. சேமிப்பு வெப்பநிலை மற்றும் நிரந்தர திறன் இழப்பு விகிதத்திற்கு இடையிலான உறவு: