TianJinlishen, Guoxuan হাই-টেক এবং অন্যান্য দলগুলি মূলত 300 Wh/kg পাওয়ার ব্যাটারির গবেষণা এবং উন্নয়ন অর্জন করেছে। এছাড়াও, এখনও প্রচুর সংখ্যক ইউনিট সংশ্লিষ্ট উন্নয়ন ও গবেষণার কাজ চালিয়ে যাচ্ছে।

নমনীয় প্যাকেজিং লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির সংমিশ্রণে সাধারণত ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড, বিভাজক, ইলেক্ট্রোলাইট এবং অন্যান্য প্রয়োজনীয় সহায়ক উপকরণ যেমন ট্যাব, টেপ এবং অ্যালুমিনিয়াম প্লাস্টিক অন্তর্ভুক্ত থাকে। আলোচনার প্রয়োজন অনুসারে, এই কাগজের লেখক নরম-প্যাক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির পদার্থগুলিকে দুটি বিভাগে ভাগ করেছেন: মেরু টুকরা ইউনিটের সংমিশ্রণ এবং অ-শক্তি-অবদানকারী উপাদান। পোল পিস ইউনিট বলতে একটি ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড এবং একটি নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড বোঝায় এবং সমস্ত ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডকে বেশ কয়েকটি পোল পিস ইউনিটের সমন্বয়ে গঠিত পোল পিস ইউনিটের সংমিশ্রণ হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে; নন-কন্ট্রিবিউটিং এনার্জি পদার্থ বলতে মেরু পিস ইউনিটের সংমিশ্রণ ব্যতীত অন্যান্য সমস্ত পদার্থকে বোঝায়, যেমন ডায়াফ্রাম, ইলেক্ট্রোলাইটস, পোল লগস, অ্যালুমিনিয়াম প্লাস্টিক, প্রতিরক্ষামূলক টেপ এবং সমাপ্তি। টেপ ইত্যাদি। সাধারণ LiMO 2 (M = Co, Ni এবং Ni-Co-Mn, ইত্যাদি)/কার্বন সিস্টেম লি-আয়ন ব্যাটারির জন্য, পোল পিস ইউনিটগুলির সংমিশ্রণ ব্যাটারির ক্ষমতা এবং শক্তি নির্ধারণ করে।

বর্তমানে, 300Wh/kg ব্যাটারি ভর নির্দিষ্ট শক্তির লক্ষ্য অর্জনের জন্য, প্রধান পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে:

(1) একটি উচ্চ-ক্ষমতা উপাদান সিস্টেম নির্বাচন করুন, ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড উচ্চ নিকেল টারনারি দিয়ে তৈরি, এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সিলিকন কার্বন দিয়ে তৈরি;

(2) চার্জ কাট-অফ ভোল্টেজ উন্নত করতে উচ্চ-ভোল্টেজ ইলেক্ট্রোলাইট ডিজাইন করুন;

(3) ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড স্লারি গঠনকে অপ্টিমাইজ করুন এবং ইলেক্ট্রোডে সক্রিয় উপাদানের অনুপাত বৃদ্ধি করুন;

(4) বর্তমান সংগ্রাহকের অনুপাত কমাতে পাতলা তামার ফয়েল এবং অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল ব্যবহার করুন;

(5) ধনাত্মক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের আবরণের পরিমাণ বৃদ্ধি করুন এবং ইলেক্ট্রোডগুলিতে সক্রিয় পদার্থের অনুপাত বৃদ্ধি করুন;

(6) ইলেক্ট্রোলাইটের পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করুন, ইলেক্ট্রোলাইটের পরিমাণ হ্রাস করুন এবং লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধি করুন;

(7) ব্যাটারির গঠন অপ্টিমাইজ করুন এবং ব্যাটারিতে ট্যাব এবং প্যাকেজিং উপকরণের অনুপাত কমিয়ে দিন।

নলাকার, বর্গাকার হার্ড শেল এবং নরম-প্যাক স্তরিত শীটের তিনটি ব্যাটারি ফর্মের মধ্যে, সফ্ট-প্যাক ব্যাটারিতে নমনীয় নকশা, হালকা ওজন, কম অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ, বিস্ফোরণ সহজ নয় এবং অনেক চক্র এবং নির্দিষ্ট শক্তির বৈশিষ্ট্য রয়েছে। ব্যাটারির কর্মক্ষমতাও অসামান্য। অতএব, স্তরিত নরম-প্যাক পাওয়ার লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বর্তমানে একটি আলোচিত গবেষণার বিষয়। স্তরিত সফ্ট-প্যাক পাওয়ার লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির মডেল ডিজাইন প্রক্রিয়াতে, প্রধান ভেরিয়েবলগুলিকে নিম্নলিখিত ছয়টি দিকে বিভক্ত করা যেতে পারে। প্রথম তিনটিকে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেম এবং ডিজাইনের নিয়মের স্তর দ্বারা নির্ধারিত বলে মনে করা যেতে পারে এবং পরের তিনটি সাধারণত মডেল ডিজাইন। আগ্রহের পরিবর্তনশীল।

(1) ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপকরণ এবং সূত্র;

(2) ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের কম্প্যাকশন ঘনত্ব;

(3) নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড ক্ষমতা (N) থেকে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড ক্ষমতা (P) (N/P) এর অনুপাত;

(4) পোল পিস ইউনিটের সংখ্যা (ধনাত্মক মেরু টুকরা সংখ্যার সমান);

(5) ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড আবরণ পরিমাণ (N/P নির্ধারণের ভিত্তিতে, প্রথমে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড আবরণ পরিমাণ নির্ধারণ করুন, এবং তারপর ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড আবরণ পরিমাণ নির্ধারণ করুন);

(6) একটি একক ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের একতরফা এলাকা (ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের দৈর্ঘ্য এবং প্রস্থ দ্বারা নির্ধারিত, যখন ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের দৈর্ঘ্য এবং প্রস্থ নির্ধারণ করা হয়, তখন ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডের আকারও নির্ধারণ করা হয়, এবং কোষের আকার নির্ধারণ করা যেতে পারে)।

প্রথমত, সাহিত্য অনুসারে [১], পোল পিস ইউনিটের সংখ্যা, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড আবরণের পরিমাণ এবং একক অংশের ইলেক্ট্রোডের একক অংশের নির্দিষ্ট শক্তি এবং শক্তির ঘনত্বের উপর প্রভাব ফেলে। ব্যাটারি আলোচনা করা হয়. ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তি (ES) সমীকরণ (1) দ্বারা প্রকাশ করা যেতে পারে।

ছবি

সূত্রে (1): x হল ব্যাটারিতে থাকা ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের সংখ্যা; y হল ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের আবরণ পরিমাণ, kg/m2; z হল একটি একক ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের একমুখী এলাকা, m2; x∈N*, y > 0, z > 0; e(y, z) হল সেই শক্তি যা একটি মেরু টুকরা ইউনিট অবদান রাখতে পারে, Wh, গণনার সূত্রটি সূত্রে (2) দেখানো হয়েছে।

ছবি

সূত্রে (2): DAV হল গড় স্রাব ভোল্টেজ, V; PC হল ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় উপাদানের ভরের সাথে ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় উপাদান প্লাস পরিবাহী এজেন্ট এবং বাইন্ডারের মোট ভরের অনুপাত, %; SCC ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় উপাদানের নির্দিষ্ট ক্ষমতা, আহ / কেজি; m(y, z) হল একটি পোল পিস ইউনিটের ভর, কেজি, এবং গণনার সূত্রটি সূত্রে (3) দেখানো হয়েছে।

ছবি

সূত্রে (3): কেসিটি হল মনোলিথিক পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের মোট ক্ষেত্রফলের অনুপাত (আবরণ এলাকা এবং ট্যাব ফয়েল এলাকার সমষ্টি) এবং একশিলা পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের একমুখী এলাকার সাথে। 1 এর বেশি; TAL হল অ্যালুমিনিয়াম কারেন্ট কালেক্টরের বেধ, m; ρAl হল অ্যালুমিনিয়াম কারেন্ট কালেক্টরের ঘনত্ব, kg/m3; KA হল প্রতিটি নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের মোট ক্ষেত্রফলের সাথে একটি একক ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের একতরফা ক্ষেত্রফলের অনুপাত এবং 1 এর বেশি; TCu হল তামার বর্তমান সংগ্রাহকের বেধ, m; ρCu হল তামার বর্তমান সংগ্রাহক। ঘনত্ব, kg/m3; N/P হল ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড ক্ষমতা এবং ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড ক্ষমতার অনুপাত; PA হল নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় পদার্থের ভর এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় উপাদান প্লাস পরিবাহী এজেন্ট এবং বাইন্ডারের মোট ভরের অনুপাত, %; SCA হল নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় উপাদানের ধারণক্ষমতা, Ah/kg অনুপাত। M(x, y, z) হল অ-শক্তি-দানকারী পদার্থের ভর, kg, গণনার সূত্রটি সূত্রে দেখানো হয়েছে (4)

ছবি

সূত্রে (4): কেএপি হল অ্যালুমিনিয়াম-প্লাস্টিক এলাকার অনুপাত এবং একক ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের একতরফা অংশের অনুপাত এবং 1-এর বেশি; SDAP হল অ্যালুমিনিয়াম-প্লাস্টিকের ক্ষেত্রফলের ঘনত্ব, kg/m2; mTab হল ধনাত্মক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের মোট ভর, যা থেকে দেখা যায় একটি ধ্রুবক; mTape হল টেপের মোট ভর, যা একটি ধ্রুবক হিসাবে গণ্য করা যেতে পারে; kS হল বিভাজকের মোট ক্ষেত্রফল এবং ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড শীটের মোট ক্ষেত্রফলের অনুপাত এবং 1-এর বেশি; SDS হল বিভাজকের ক্ষেত্রফল ঘনত্ব, kg/m2; kE হল ইলেক্ট্রোলাইট এবং ব্যাটারির ভর ক্ষমতার অনুপাত, সহগ হল একটি ধনাত্মক সংখ্যা। এই অনুসারে, এই সিদ্ধান্তে আসা যেতে পারে যে x, y এবং z-এর যে কোনো একক ফ্যাক্টর বৃদ্ধি করলে ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধি পাবে।

ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তি এবং শক্তির ঘনত্বের উপর পোল পিস ইউনিটের সংখ্যা, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের আবরণের পরিমাণ এবং একক ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের একক-পার্শ্বযুক্ত অঞ্চলের প্রভাবের তাত্পর্য অধ্যয়ন করার জন্য, একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেম এবং ডিজাইনের নিয়ম (অর্থাৎ, ইলেক্ট্রোড উপাদান এবং সূত্র, কম্প্যাকশন ঘনত্ব এবং N/P, ইত্যাদি নির্ধারণ করতে), এবং তারপর অর্থোগোনালিভাবে তিনটি কারণের প্রতিটি স্তরকে একত্রিত করুন, যেমন মেরু টুকরা ইউনিটের সংখ্যা, পরিমাণ ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড আবরণ, এবং ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডের একক অংশের একক ক্ষেত্রফল, একটি নির্দিষ্ট গোষ্ঠী দ্বারা নির্ধারিত ইলেক্ট্রোড উপাদানের তুলনা করার জন্য এবং ব্যাটারির গণনা করা নির্দিষ্ট শক্তি এবং শক্তির ঘনত্বের উপর ভিত্তি করে পরিসর বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। সূত্র, কম্প্যাক্টেড ঘনত্ব এবং N/P। অর্থোগোনাল ডিজাইন এবং গণনার ফলাফলগুলি সারণি 1 এ দেখানো হয়েছে। অর্থোগোনাল ডিজাইনের ফলাফলগুলি পরিসীমা পদ্ধতি ব্যবহার করে বিশ্লেষণ করা হয়েছে এবং ফলাফলগুলি চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তি এবং শক্তির ঘনত্ব একঘেয়েভাবে মেরু টুকরা ইউনিটের সংখ্যার সাথে বৃদ্ধি পায়। , ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড আবরণের পরিমাণ এবং একক-পিস ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডের একক-পার্শ্বযুক্ত এলাকা। পোল পিস ইউনিটের সংখ্যার তিনটি কারণের মধ্যে, ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড আবরণের পরিমাণ এবং একটি একক ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের একতরফা এলাকা, ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড আবরণের পরিমাণ নির্দিষ্ট শক্তির উপর সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। ব্যাটারি; এর একক-পার্শ্বযুক্ত ক্ষেত্রফলের তিনটি কারণের মধ্যে, মনোলিথিক ক্যাথোডের একতরফা এলাকা ব্যাটারির শক্তি ঘনত্বের উপর সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে।

ছবি

ছবি

এটি চিত্র 1a থেকে দেখা যায় যে ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তি একঘেয়েভাবে বৃদ্ধি পায় পোল পিস ইউনিটের সংখ্যা, ক্যাথোড আবরণের পরিমাণ এবং একক-পিস ক্যাথোডের একক-পার্শ্বযুক্ত এলাকা, যা সঠিকতা যাচাই করে। পূর্ববর্তী অংশে তাত্ত্বিক বিশ্লেষণ; ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তিকে প্রভাবিত করে সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য ফ্যাক্টর হল ইতিবাচক আবরণ পরিমাণ। চিত্র 1b থেকে দেখা যায় যে ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব একঘেয়েভাবে বৃদ্ধি পায় পোল পিস ইউনিটের সংখ্যা, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড আবরণের পরিমাণ এবং একটি একক পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের একমুখী এলাকা, যা সঠিকতাও যাচাই করে। পূর্ববর্তী তাত্ত্বিক বিশ্লেষণের; ব্যাটারি শক্তির ঘনত্বকে প্রভাবিত করে সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য ফ্যাক্টর হল মনোলিথিক পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের একতরফা এলাকা। উপরের বিশ্লেষণ অনুসারে, ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তি উন্নত করার জন্য, যতটা সম্ভব ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড আবরণ পরিমাণ বাড়ানোর চাবিকাঠি। ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড আবরণ পরিমাণের গ্রহণযোগ্য উপরের সীমা নির্ধারণ করার পরে, গ্রাহকের প্রয়োজনীয়তা অর্জনের জন্য অবশিষ্ট ফ্যাক্টর স্তরগুলি সামঞ্জস্য করুন; ব্যাটারির শক্তির ঘনত্বের জন্য, মনোলিথিক পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের একক-পার্শ্বযুক্ত এলাকা যতটা সম্ভব বাড়ানোর চাবিকাঠি। মনোলিথিক ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডের একক-পার্শ্বযুক্ত এলাকার গ্রহণযোগ্য উপরের সীমা নির্ধারণ করার পরে, গ্রাহকের প্রয়োজনীয়তা মেটাতে অবশিষ্ট ফ্যাক্টর স্তরগুলি সামঞ্জস্য করুন।

এই অনুসারে, এটি উপসংহারে পৌঁছানো যেতে পারে যে ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তি এবং শক্তির ঘনত্ব একঘেয়েভাবে মেরু টুকরা ইউনিটের সংখ্যা, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড আবরণের পরিমাণ এবং একটি একক ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের একমুখী ক্ষেত্রফলের সাথে বৃদ্ধি পায়। পোল পিস ইউনিটের সংখ্যা, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড আবরণের পরিমাণ এবং একটি একক ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের একমুখী ক্ষেত্রফলের তিনটি কারণের মধ্যে ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তির উপর ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড আবরণের পরিমাণের প্রভাব সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য; এর একক-পার্শ্বযুক্ত ক্ষেত্রফলের তিনটি কারণের মধ্যে, মনোলিথিক ক্যাথোডের একতরফা এলাকা ব্যাটারির শক্তি ঘনত্বের উপর সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে।

তারপর, সাহিত্য [2] অনুসারে, ব্যাটারির গুণমানকে কীভাবে কমিয়ে আনা যায় তা নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে যখন শুধুমাত্র ব্যাটারির ক্ষমতার প্রয়োজন হয়, এবং ব্যাটারির আকার এবং অন্যান্য কার্যকারিতা নির্দেশক নির্ধারিত উপাদান সিস্টেম এবং প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তির অধীনে প্রয়োজন হয় না। স্তর ধনাত্মক প্লেটের সংখ্যা এবং স্বাধীন ভেরিয়েবল হিসাবে ধনাত্মক প্লেটের আকৃতির অনুপাত সহ ব্যাটারির গুণমানের গণনা সূত্র (5) এ দেখানো হয়েছে।

ছবি

সূত্রে (5), M(x, y) হল ব্যাটারির মোট ভর; x হল ব্যাটারিতে ধনাত্মক প্লেটের সংখ্যা; y হল ধনাত্মক প্লেটের আকৃতির অনুপাত (এর মান দৈর্ঘ্য দ্বারা ভাগ করা প্রস্থের সমান, যেমন চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে); k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 হল সহগ, এবং তাদের মানগুলি ব্যাটারির ক্ষমতা, উপাদান সিস্টেম এবং প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তি স্তর সম্পর্কিত 26টি পরামিতি দ্বারা নির্ধারিত হয়, সারণী 2 দেখুন। সারণি 2-এর পরামিতিগুলি নির্ধারণ করার পরে , প্রতিটি সহগ তারপর এটি নির্ধারণ করা হয় যে 26 প্যারামিটার এবং k1, k2, k3, k4, k5, k6 এবং k7 এর মধ্যে সম্পর্ক খুবই সহজ, কিন্তু উৎপন্ন প্রক্রিয়াটি খুবই কষ্টকর। গাণিতিকভাবে ঘোষণা (5) প্রাপ্ত করে, ইতিবাচক প্লেটের সংখ্যা এবং ধনাত্মক প্লেটের আকৃতির অনুপাত সামঞ্জস্য করে, মডেল ডিজাইন দ্বারা ন্যূনতম ব্যাটারির গুণমান অর্জন করা যেতে পারে।

ছবি

চিত্র 2 স্তরিত ব্যাটারির দৈর্ঘ্য এবং প্রস্থের পরিকল্পিত চিত্র

টেবিল 2 স্তরিত সেল নকশা পরামিতি

ছবি

সারণি 2-এ, নির্দিষ্ট মান হল 50.3Ah ক্ষমতার ব্যাটারির প্রকৃত পরামিতি মান। প্রাসঙ্গিক পরামিতিগুলি নির্ধারণ করে যে k1, k2, k3, k4, k5, k6, এবং k7 যথাক্রমে 0.041, 0.680, 0.619, 13.953, 8.261, 639.554, 921.609। , x হল 21, y হল 1.97006 (ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের প্রস্থ হল 329 mln, এবং দৈর্ঘ্য হল 167 মিমি)। অপ্টিমাইজেশনের পরে, যখন ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডের সংখ্যা 51 হয়, তখন ব্যাটারির গুণমান সবচেয়ে ছোট হয়।