গ্রুপ বন্ধুদের প্রয়োজনীয়তা অনুযায়ী, লিথিয়াম ব্যাটারি দ্রুত চার্জিং বোঝার বিষয়ে কথা বলুন:

ছবিটি

ব্যাটারি চার্জ করার প্রক্রিয়াটি চিত্রিত করতে এই চিত্রটি ব্যবহার করুন। অ্যাবসিসা হল সময় এবং অর্ডিনেট হল ভোল্টেজ। লিথিয়াম ব্যাটারির প্রাথমিক চার্জিং পর্যায়ে, একটি ছোট বর্তমান প্রি-চার্জ প্রক্রিয়া থাকবে, যথা CC প্রি-চার্জ, যার লক্ষ্য অ্যানোড এবং ক্যাথোড উপাদানগুলিকে স্থিতিশীল করা। এর পরে, ব্যাটারি স্থিতিশীল হওয়ার পরে, উচ্চ কারেন্ট, যথা CC ফাস্ট চার্জ সহ ব্যাটারিকে চার্জে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। অবশেষে, এটি ধ্রুবক ভোল্টেজ চার্জিং মোডে (সিভি) প্রবেশ করে। লিথিয়াম ব্যাটারির জন্য, ভোল্টেজ 4.2V এ পৌঁছালে সিস্টেম ধ্রুবক ভোল্টেজ চার্জিং মোড শুরু করে এবং ভোল্টেজ একটি নির্দিষ্ট মানের থেকে কম হলে চার্জিং শেষ না হওয়া পর্যন্ত চার্জিং কারেন্ট ধীরে ধীরে হ্রাস পায়।

পুরো প্রক্রিয়া চলাকালীন, বিভিন্ন ব্যাটারির জন্য বিভিন্ন স্ট্যান্ডার্ড চার্জিং স্রোত রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, 3C পণ্যগুলির জন্য, স্ট্যান্ডার্ড চার্জিং কারেন্ট সাধারণত 0.1C-0.5C হয়, যখন উচ্চ-ক্ষমতা পাওয়ার ব্যাটারির জন্য, স্ট্যান্ডার্ড চার্জিং সাধারণত 1C হয়। কম চার্জিং কারেন্টও ব্যাটারির নিরাপত্তার জন্য বিবেচনা করা হয়। সুতরাং, সাধারণ সময়ে দ্রুত চার্জ বলুন, এটি স্ট্যান্ডার্ড চার্জ কারেন্টের চেয়ে কয়েক গুণ বেশি বার দশগুণ নির্দেশ করে।

কিছু লোক বলে যে লিথিয়াম ব্যাটারি চার্জ করা বিয়ার ঢালা, দ্রুত এবং বিয়ার দ্রুত পূরণ করার মতো, তবে প্রচুর ফেনা সহ। এটা ধীর, এটা ধীর, কিন্তু এটা অনেক বিয়ার, এটা কঠিন. দ্রুত চার্জিং শুধুমাত্র চার্জিং সময় বাঁচায় না, ব্যাটারিরও ক্ষতি করে। ব্যাটারিতে মেরুকরণের ঘটনার কারণে, চার্জ এবং ডিসচার্জ চক্রের বৃদ্ধির সাথে সাথে এটি যে সর্বোচ্চ চার্জিং কারেন্ট গ্রহণ করতে পারে তা হ্রাস পাবে। যখন ক্রমাগত চার্জিং এবং চার্জিং কারেন্ট বড় হয়, তখন ইলেক্ট্রোডে আয়ন ঘনত্ব বৃদ্ধি পায় এবং পোলারাইজেশন তীব্র হয় এবং ব্যাটারি টার্মিনাল ভোল্টেজ সরাসরি চার্জ/এনার্জির সাথে রৈখিক অনুপাতে মিলতে পারে না। একই সময়ে, উচ্চ কারেন্ট চার্জিং, অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৃদ্ধি তীব্র জুল গরম করার প্রভাব (Q=I2Rt) নিয়ে যাবে, পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া আনবে, যেমন ইলেক্ট্রোলাইটের প্রতিক্রিয়া পচন, গ্যাস উত্পাদন এবং সমস্যাগুলির একটি সিরিজ, ঝুঁকির কারণ। হঠাৎ বেড়ে যায়, ব্যাটারির নিরাপত্তার উপর প্রভাব ফেলে, অ-পাওয়ার ব্যাটারির আয়ু অনেক ছোট হয়ে যাবে।

01

অ্যানোড উপাদান

লিথিয়াম ব্যাটারির দ্রুত চার্জিং প্রক্রিয়া হল অ্যানোড উপাদানে Li+ এর দ্রুত স্থানান্তর এবং এমবেডিং। ক্যাথোড উপাদানের কণার আকার ব্যাটারির বৈদ্যুতিক রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় আয়নগুলির প্রতিক্রিয়া সময় এবং প্রসারণ পথকে প্রভাবিত করতে পারে। গবেষণা অনুসারে, লিথিয়াম আয়নগুলির প্রসারণ সহগ উপাদানের শস্যের আকার হ্রাসের সাথে বৃদ্ধি পায়। যাইহোক, উপাদান কণার আকার হ্রাসের সাথে, পাল্পিং উত্পাদনে কণাগুলির গুরুতর সংমিশ্রণ ঘটবে, যার ফলে অসম বিচ্ছুরণ হবে। একই সময়ে, ন্যানো পার্টিকেলগুলি ইলেক্ট্রোড শীটের কম্প্যাকশন ঘনত্বকে কমিয়ে দেবে এবং চার্জ এবং স্রাবের পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়ায় ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে যোগাযোগের ক্ষেত্র বাড়িয়ে তুলবে, ব্যাটারির কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করবে।

আরও নির্ভরযোগ্য পদ্ধতি হল আবরণ দ্বারা ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান পরিবর্তন করা। উদাহরণস্বরূপ, LFP এর পরিবাহিতা নিজেই খুব ভাল নয়। কার্বন উপাদান বা অন্যান্য উপকরণ দিয়ে LFP এর পৃষ্ঠের আবরণ এর পরিবাহিতা উন্নত করতে পারে, যা ব্যাটারির দ্রুত চার্জিং কর্মক্ষমতা উন্নত করতে সহায়ক।

02

অ্যানোড উপকরণ

লিথিয়াম ব্যাটারির দ্রুত চার্জ হওয়ার অর্থ হল লিথিয়াম আয়ন দ্রুত বেরিয়ে আসতে পারে এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডে “সাঁতার কাটতে” পারে, যার জন্য ক্যাথোড উপাদানের দ্রুত লিথিয়াম এম্বেড করার ক্ষমতা প্রয়োজন। লিথিয়াম ব্যাটারির দ্রুত চার্জের জন্য ব্যবহৃত অ্যানোড উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে কার্বন উপাদান, লিথিয়াম টাইটানেট এবং কিছু অন্যান্য নতুন উপাদান।

কার্বন পদার্থের জন্য, লিথিয়াম আয়নগুলিকে প্রথাগতভাবে চার্জ করার শর্তে গ্রাফাইটে এম্বেড করা হয় কারণ লিথিয়াম এম্বেডিংয়ের সম্ভাবনা লিথিয়াম বৃষ্টিপাতের মতোই। যাইহোক, দ্রুত চার্জিং বা নিম্ন তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে, লিথিয়াম আয়নগুলি পৃষ্ঠের উপর অবক্ষয় হতে পারে এবং ডেনড্রাইট লিথিয়াম গঠন করতে পারে। যখন ডেনড্রাইট লিথিয়াম SEI পাংচার করে, তখন Li+ সেকেন্ডারি ক্ষতি হয় এবং ব্যাটারির ক্ষমতা কমে যায়। যখন লিথিয়াম ধাতু একটি নির্দিষ্ট স্তরে পৌঁছায়, তখন এটি নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড থেকে ডায়াফ্রামে বৃদ্ধি পাবে, যার ফলে ব্যাটারি শর্ট সার্কিটের ঝুঁকি তৈরি হবে।

LTO হিসাবে, এটি “শূন্য স্ট্রেন” অক্সিজেন-ধারণকারী অ্যানোড উপাদানের অন্তর্গত, যা ব্যাটারি অপারেশনের সময় SEI তৈরি করে না এবং লিথিয়াম আয়নের সাথে শক্তিশালী বাঁধাই করার ক্ষমতা রয়েছে, যা দ্রুত চার্জ এবং মুক্তির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে। একই সময়ে, যেহেতু SEI গঠন করা যায় না, অ্যানোড উপাদানটি সরাসরি ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে যোগাযোগ করবে, যা পার্শ্ব প্রতিক্রিয়ার ঘটনাকে উত্সাহ দেয়। LTO ব্যাটারি গ্যাস উৎপাদনের সমস্যা সমাধান করা যাবে না, এবং শুধুমাত্র পৃষ্ঠ পরিবর্তন দ্বারা উপশম করা যেতে পারে।

03

ইলেকট্রোড তরল

উপরে উল্লিখিত হিসাবে, দ্রুত চার্জিং প্রক্রিয়ায়, লিথিয়াম আয়ন স্থানান্তর হার এবং ইলেকট্রন স্থানান্তর হারের অসামঞ্জস্যতার কারণে, ব্যাটারিতে একটি বড় মেরুকরণ হবে। তাই ব্যাটারি মেরুকরণের ফলে সৃষ্ট নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া কমানোর জন্য, ইলেক্ট্রোলাইট বিকাশের জন্য নিম্নলিখিত তিনটি পয়েন্ট প্রয়োজন: 1, উচ্চ বিয়োজন ইলেক্ট্রোলাইট লবণ; 2, দ্রাবক যৌগিক – নিম্ন সান্দ্রতা; 3, ইন্টারফেস নিয়ন্ত্রণ – নিম্ন ঝিল্লি প্রতিবন্ধকতা।

04

উত্পাদন প্রযুক্তি এবং দ্রুত ভরাট মধ্যে সম্পর্ক

আগে, দ্রুত ফিলিং এর প্রয়োজনীয়তা এবং প্রভাব তিনটি মূল উপাদান থেকে বিশ্লেষণ করা হয়েছিল, যেমন ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপকরণ এবং ইলেক্ট্রোড তরল। নিম্নলিখিত প্রক্রিয়া নকশা একটি অপেক্ষাকৃত বড় প্রভাব আছে. ব্যাটারি উত্পাদনের প্রযুক্তিগত পরামিতিগুলি ব্যাটারি সক্রিয়করণের আগে এবং পরে ব্যাটারির প্রতিটি অংশে লিথিয়াম আয়নগুলির স্থানান্তর প্রতিরোধকে সরাসরি প্রভাবিত করে, তাই ব্যাটারি প্রস্তুতির প্রযুক্তিগত পরামিতিগুলি লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির কার্যকারিতার উপর একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে।

(1) স্লারি

স্লারির বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য, একদিকে, পরিবাহী এজেন্টকে সমানভাবে ছড়িয়ে দেওয়া প্রয়োজন। যেহেতু পরিবাহী এজেন্ট সক্রিয় পদার্থের কণাগুলির মধ্যে সমানভাবে বিতরণ করা হয়, সক্রিয় পদার্থ এবং সক্রিয় পদার্থ এবং সংগ্রাহক তরলগুলির মধ্যে একটি আরও অভিন্ন পরিবাহী নেটওয়ার্ক তৈরি করা যেতে পারে, যা মাইক্রো কারেন্ট সংগ্রহ করার কাজ করে, যোগাযোগ প্রতিরোধের হ্রাস করে, এবং ইলেকট্রন চলাচলের হার উন্নত করতে পারে। অন্যদিকে পরিবাহী এজেন্টের ওভার-বিচ্ছুরণ প্রতিরোধ করা হয়। চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়ায়, অ্যানোড এবং ক্যাথোড উপাদানগুলির স্ফটিক কাঠামো পরিবর্তিত হবে, যা পরিবাহী এজেন্টের খোসা ছাড়িয়ে যেতে পারে, ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়াতে পারে এবং কার্যক্ষমতাকে প্রভাবিত করতে পারে।

(2) অত্যন্ত আংশিক ঘনত্ব

তাত্ত্বিকভাবে, গুণক ব্যাটারি এবং উচ্চ-ক্ষমতার ব্যাটারিগুলি বেমানান। যখন ইতিবাচক এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডগুলির মেরুকরণের ঘনত্ব কম হয়, তখন লিথিয়াম আয়নগুলির প্রসারণ বেগ বাড়ানো যেতে পারে এবং আয়ন এবং ইলেকট্রন স্থানান্তর প্রতিরোধের হ্রাস করা যেতে পারে। পৃষ্ঠের ঘনত্ব যত কম হবে, ইলেক্ট্রোড তত পাতলা হবে এবং চার্জ ও স্রাবের মধ্যে লিথিয়াম আয়নগুলির ক্রমাগত সন্নিবেশ এবং মুক্তির কারণে ইলেক্ট্রোডের কাঠামোর পরিবর্তনও ছোট। যাইহোক, পৃষ্ঠের ঘনত্ব খুব কম হলে, ব্যাটারির শক্তি ঘনত্ব হ্রাস পাবে এবং খরচ বাড়বে। অতএব, পৃষ্ঠের ঘনত্ব ব্যাপকভাবে বিবেচনা করা উচিত। নিচের চিত্রটি লিথিয়াম কোবালেট ব্যাটারি 6C-এ চার্জিং এবং 1C-এ ডিসচার্জ করার উদাহরণ।

ছবিটি

(3) পোলার টুকরা আবরণ ধারাবাহিকতা

এর আগে, একজন বন্ধু জিজ্ঞাসা করেছিল, অত্যন্ত আংশিক ঘনত্বের অসঙ্গতি কি ব্যাটারির উপর প্রভাব ফেলবে? এখানে উপায় দ্বারা, দ্রুত চার্জিং কর্মক্ষমতা জন্য, প্রধান হল অ্যানোড প্লেটের ধারাবাহিকতা। নেতিবাচক পৃষ্ঠের ঘনত্ব অভিন্ন না হলে, জীবন্ত উপাদানের অভ্যন্তরীণ ছিদ্র ঘূর্ণায়মান হওয়ার পরে ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হবে। ছিদ্রের পার্থক্য অভ্যন্তরীণ বর্তমান বন্টনের পার্থক্যের দিকে পরিচালিত করবে, যা ব্যাটারির গঠন পর্যায়ে SEI এর গঠন এবং কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করবে এবং শেষ পর্যন্ত ব্যাটারির দ্রুত চার্জিং কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করবে।

(4) মেরু শীটের কম্প্যাকশন ঘনত্ব

কেন খুঁটি কম্প্যাক্ট করা প্রয়োজন? একটি হল ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তি উন্নত করা, অন্যটি হল ব্যাটারির কর্মক্ষমতা উন্নত করা। সর্বোত্তম কম্প্যাকশন ঘনত্ব ইলেক্ট্রোড উপাদানের সাথে পরিবর্তিত হয়। কমপ্যাকশন ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে, ইলেক্ট্রোড শীটের ছিদ্রতা যত কম হবে, কণার মধ্যে সংযোগ তত বেশি হবে এবং একই পৃষ্ঠের ঘনত্বের অধীনে ইলেক্ট্রোড শীটের পুরুত্ব তত কম হবে, তাই লিথিয়াম আয়নগুলির স্থানান্তর পথ হ্রাস করা যেতে পারে। যখন কম্প্যাকশন ঘনত্ব খুব বেশি হয়, তখন ইলেক্ট্রোলাইটের অনুপ্রবেশের প্রভাব ভাল হয় না, যা উপাদান গঠন এবং পরিবাহী এজেন্টের বিতরণকে ধ্বংস করতে পারে এবং পরবর্তীতে ঘুরতে সমস্যা ঘটবে। একইভাবে, লিথিয়াম কোবালেট ব্যাটারি 6C এ চার্জ করা হয় এবং 1C এ ডিসচার্জ করা হয় এবং স্রাবের নির্দিষ্ট ক্ষমতার উপর কম্প্যাকশন ঘনত্বের প্রভাব নিম্নরূপ দেখানো হয়:

ছবিটি

05

গঠন বার্ধক্য এবং অন্যান্য

কার্বন নেগেটিভ ব্যাটারির জন্য, গঠন – বার্ধক্য হল লিথিয়াম ব্যাটারির মূল প্রক্রিয়া, যা SEI-এর গুণমানকে প্রভাবিত করবে। SEI এর পুরুত্ব অভিন্ন নয় বা গঠনটি অস্থির, যা ব্যাটারির দ্রুত চার্জিং ক্ষমতা এবং চক্রের জীবনকে প্রভাবিত করবে৷

উপরের বেশ কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ ছাড়াও, সেল, চার্জ এবং ডিসচার্জ সিস্টেমের উত্পাদন লিথিয়াম ব্যাটারির কর্মক্ষমতার উপর একটি বড় প্রভাব ফেলবে। পরিষেবার সময় বাড়ানোর সাথে সাথে, ব্যাটারি চার্জ করার হার মাঝারিভাবে হ্রাস করা উচিত, অন্যথায় মেরুকরণ আরও বেড়ে যাবে।

উপসংহার

লিথিয়াম ব্যাটারির দ্রুত চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের সারমর্ম হল যে লিথিয়াম আয়নগুলি অ্যানোড এবং ক্যাথোড পদার্থের মধ্যে দ্রুত ডি-এমবেড করা যেতে পারে। বস্তুগত বৈশিষ্ট্য, প্রক্রিয়া নকশা এবং ব্যাটারির চার্জিং এবং ডিসচার্জিং সিস্টেম সবই উচ্চ কারেন্ট চার্জিংয়ের কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে। অ্যানোড এবং অ্যানোড উপাদানগুলির কাঠামোগত স্থিতিশীলতা কাঠামোগত পতন না ঘটিয়ে দ্রুত ডেলিথিয়াম প্রক্রিয়ার জন্য সহায়ক, উচ্চ কারেন্ট চার্জিং সহ্য করার জন্য উপাদানের প্রসারণের হারে লিথিয়াম আয়ন দ্রুততর হয়। আয়ন স্থানান্তর গতি এবং ইলেকট্রন স্থানান্তর হারের মধ্যে অমিলের কারণে, চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়ায় মেরুকরণ ঘটবে, তাই লিথিয়াম ধাতুর বৃষ্টিপাত রোধ করতে এবং জীবনকে প্রভাবিত করার ক্ষমতা কমাতে মেরুকরণ কম করা উচিত।