TianJinlishen، Guoxuan Hi-Tech ۽ ٻين ٽيمن بنيادي طور تي 300 Wh/kg پاور بيٽرين جي تحقيق ۽ ترقي حاصل ڪئي آهي. ان کان علاوه، اڃا تائين يونٽن جو هڪ وڏو تعداد لاڳاپيل ترقي ۽ تحقيقي ڪم کي انجام ڏئي رهيا آهن.

لچڪدار پيڪنگنگ ليتيم آئن بيٽرين جي جوڙجڪ ۾ عام طور تي مثبت اليڪٽرروڊس، ناڪاري اليڪٽرروڊس، جدا ڪندڙ، اليڪٽرولائٽس، ۽ ٻيون ضروري معاون مواد، جهڙوڪ ٽيب، ٽيپ ۽ ايلومينيم پلاسٽڪ شامل آهن. بحث جي ضرورتن جي مطابق، هن مقالي جو ليکڪ نرم-پيڪ ليٿيم آئن بيٽري ۾ موجود مواد کي ٻن ڀاڱن ۾ ورهائي ٿو: قطب جي ٽڪرا يونٽ جو ميلاپ ۽ غير توانائي وارو مواد. پول پيس يونٽ جو حوالو ڏئي ٿو هڪ مثبت اليڪٽرروڊ ۽ هڪ منفي اليڪٽرروڊ، ۽ تمام مثبت اليڪٽروڊ ۽ منفي اليڪٽروڊ کي پول پيس يونٽن جو ميلاپ سمجهي سگهجي ٿو جيڪو ڪيترن ئي پول پيس يونٽن تي مشتمل آهي؛ غير تعاون ڪندڙ توانائي جا مادا ٻين سڀني مادين ڏانهن اشارو ڪن ٿا سواءِ قطب پيس يونٽن جي ميلاپ، جهڙوڪ ڊافراگمس، اليڪٽرولائٽس، پول لگز، ايلومينيم پلاسٽڪ، حفاظتي ٽيپ ۽ ٽرمينيشنز. ٽيپ وغيره. عام LiMO 2 (M = Co، Ni ۽ Ni-Co-Mn، وغيره.)/ ڪاربن سسٽم Li-ion بيٽرين لاءِ، قطب پيس يونٽن جو ميلاپ بيٽري جي ظرفيت ۽ توانائي جو تعين ڪري ٿو.

في الحال، 300Wh/kg جي بيٽري ماس مخصوص توانائي جو مقصد حاصل ڪرڻ لاءِ، مکيه طريقا شامل آھن:

(1) هڪ اعلي ظرفيت واري مادي سسٽم کي چونڊيو، مثبت اليڪٽرروڊ اعلي نڪل ٽرنري مان ٺهيل آهي، ۽ منفي اليڪٽرروڊ سلکان ڪاربان مان ٺهيل آهي؛

(2) اعلي وولٹیج اليڪٽرولائيٽ ڊزائين ڪرڻ لاءِ چارج ڪٽ آف وولٽيج کي بهتر ڪرڻ لاءِ؛

(3) مثبت ۽ منفي اليڪٽرروڊ سلوري جي ٺاھڻ کي بهتر ڪريو ۽ اليڪٽرروڊ ۾ فعال مواد جو تناسب وڌايو؛

(4) ٿلهي تان تان ورق ۽ المونيم ورق استعمال ڪريو موجوده ڪليڪٽرن جي تناسب کي گھٽائڻ لاءِ؛

(5) مثبت ۽ منفي electrodes جي ڪوٽنگ جي مقدار کي وڌايو، ۽ electrodes ۾ فعال مواد جو تناسب وڌايو؛

(6) اليڪٽرولائٽ جي مقدار کي ڪنٽرول ڪرڻ، اليڪٽرولائيٽ جي مقدار کي گھٽائڻ ۽ ليتيم آئن بيٽرين جي مخصوص توانائي کي وڌائڻ؛

(7) بيٽري جي جوڙجڪ کي بهتر ڪريو ۽ بيٽري ۾ ٽيب ۽ پيڪنگنگ مواد جي تناسب کي گھٽايو.

بيٽرين جي ٽن شڪلين ۾ سلنڊريڪل، چورس هارڊ شيل ۽ نرم-پيڪ لامحدود شيٽ، نرم-پيڪ بيٽري ۾ لچڪدار ڊيزائن، هلڪو وزن، گهٽ اندروني مزاحمت، ڌماڪو ڪرڻ آسان نه، ۽ ڪيترائي چڪر، ۽ مخصوص توانائي جون خاصيتون آهن. بيٽري جي ڪارڪردگي پڻ شاندار آهي. تنهن ڪري، لامحدود نرم پيڪ پاور ليتيم آئن بيٽري هن وقت هڪ گرم تحقيقي موضوع آهي. لامحدود نرم-پيڪ پاور ليتيم آئن بيٽري جي ماڊل ڊيزائن جي عمل ۾، مکيه متغيرن کي هيٺين ڇهن حصن ۾ ورهائي سگهجي ٿو. پهرين ٽن کي سمجهي سگهجي ٿو اليڪٽررو ڪيميڪل سسٽم جي سطح ۽ ڊيزائن جي ضابطن جي ذريعي، ۽ بعد ۾ ٽي عام طور تي ماڊل ڊيزائن آهن. دلچسپي جي متغير.

(1) مثبت ۽ منفي electrode مواد ۽ formulations؛

(2) مثبت ۽ منفي اليڪٽرروڊس جي ٺهڪندڙ کثافت؛

(3) منفي اليڪٽرروڊ ظرفيت جو تناسب (N) کان مثبت اليڪٽرروڊ ظرفيت (P) (N/P)؛

(4) قطب جي ٽڪرا يونٽن جو تعداد (مثبت قطب ٽڪرن جي تعداد جي برابر)؛

(5) مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي رقم (اين / پي جي بنياد تي، پهريون مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي رقم جو تعين ڪريو، ۽ پوء منفي اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي رقم جو تعين ڪريو)؛

(6) هڪ واحد مثبت اليڪٽرروڊ جو واحد رخا علائقو (مثبت اليڪٽرروڊ جي ڊيگهه ۽ ويڪر جي حساب سان مقرر ڪيو ويو آهي، جڏهن مثبت اليڪٽرروڊ جي ڊيگهه ۽ ويڪر مقرر ڪئي ويندي آهي، منفي اليڪٽرروڊ جي ماپ پڻ طئي ڪئي ويندي آهي، ۽ سيل جي سائيز جو اندازو لڳائي سگهجي ٿو).

پهرين، ادب جي مطابق [1]، قطب جي ٽڪرا يونٽن جي تعداد جو اثر، مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي مقدار ۽ هڪ طرفي علائقي جو هڪ واحد ٽڪرو مثبت اليڪٽرروڊ جي مخصوص توانائي ۽ توانائي جي کثافت تي. بيٽري تي بحث ڪيو ويو آهي. بيٽري جي مخصوص توانائي (ES) کي مساوات (1) ذريعي بيان ڪري سگهجي ٿو.

تصوير

فارمولا ۾ (1): x بيٽري ۾ موجود مثبت اليڪٽرروڊس جو تعداد آھي؛ y مثبت اليڪٽرروڊ جي ڪوٽنگ جي مقدار آهي، kg/m2؛ z هڪ واحد مثبت اليڪٽرروڊ جو واحد رخا علائقو آهي، m2؛ x∈N*, y > 0, z > 0; e(y، z) اها توانائي آهي جيڪا هڪ قطب جو ٽڪرو يونٽ حصو ڏئي سگهي ٿي، Wh، حساب ڪتاب فارمولا (2) ۾ ڏيکاريل آهي.

تصوير

فارمولا ۾ (2): DAV سراسري ڊسچارج وولٽيج آهي، V؛ PC مثبت اليڪٽرروڊ فعال مواد جي مجموعي ماس جو تناسب آهي مثبت اليڪٽرروڊ فعال مواد جي مجموعي ماس پلس conductive ايجنٽ ۽ بائنڈر،٪؛ SCC مثبت electrode فعال مواد جي مخصوص گنجائش آهي, Ah / kg; m(y, z) هڪ قطب جو ماس آهي، ڪلوگرام، ۽ حساب ڪتاب فارمولا (3) ۾ ڏيکاريل آهي.

تصوير

فارمولا (3) ۾: KCT مونوليٿڪ مثبت اليڪٽرروڊ جي ڪل ايراضي جو تناسب آهي (ڪوٽنگ واري علائقي جو مجموعو ۽ ٽيب ورق واري علائقي جو مجموعو) مونوليٿڪ مثبت اليڪٽرروڊ جي هڪ طرفي علائقي ڏانهن، ۽ آهي 1 کان وڌيڪ؛ TAL المونيم موجوده ڪليڪٽر جي ٿلهي آهي، m؛ ρAl ايلومينيم جي موجوده ڪليڪٽر جي کثافت آهي، kg/m3؛ KA هر هڪ منفي اليڪٽرروڊ جي ڪل ايراضي جو هڪ واحد مثبت اليڪٽرروڊ جي واحد رخا واري علائقي جو تناسب آهي، ۽ 1 کان وڌيڪ آهي؛ TCu ٽامي جي موجوده ڪليڪٽر جي ٿلهي آهي، m؛ ρCu ٽامي جو موجوده ڪليڪٽر آهي. کثافت، kg/m3؛ N/P منفي اليڪٽرروڊ ظرفيت ۽ مثبت اليڪٽرروڊ ظرفيت جو تناسب آھي. PA منفي اليڪٽرروڊ فعال مادي ماس جي مجموعي ماس جي منفي اليڪٽرروڊ فعال مادي پلس conductive ايجنٽ ۽ بائنڈر، ٪؛ SCA منفي اليڪٽرروڊ فعال مواد جي ظرفيت جو تناسب آهي، ايڇ / ڪلو. M(x, y, z) غير توانائيءَ ۾ حصو وٺندڙ مادي جو ماس آهي، ڪلو، حساب ڪتاب فارمولا ۾ ڏيکاريو ويو آهي (4)

تصوير

فارمولا ۾ (4): kAP واحد مثبت اليڪٽرروڊ جي واحد رخا واري علائقي ڏانهن ايلومينيم-پلاسٽڪ واري علائقي جو تناسب آهي، ۽ 1 کان وڌيڪ آهي. SDAP ايلومينيم-پلاسٽڪ جي علائقي جي کثافت آهي، kg/m2؛ mTab مثبت ۽ منفي electrodes جو ڪل ڪاميٽي آهي، جنهن مان ڏسي سگهجي ٿو هڪ مستقل آهي؛ mTape ٽيپ جو ڪل ماس آھي، جنھن کي مسلسل سمجھي سگھجي ٿو. kS مثبت اليڪٽرروڊ شيٽ جي ڪل علائقي کي جدا ڪندڙ جي ڪل ايراضي جو تناسب آهي، ۽ 1 کان وڌيڪ آهي؛ SDS جدا ڪندڙ جي علائقي جي کثافت آهي، kg/m2؛ kE اليڪٽرولائيٽ ۽ بيٽري جو ماس آهي گنجائش جو تناسب، ڪوفيشيٽ هڪ مثبت نمبر آهي. ان جي مطابق، اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته x، y ۽ z جي ڪنهن به هڪ عنصر جي بيٽري جي مخصوص توانائي کي وڌايو ويندو.

پول پيس يونٽن جي تعداد جي اثر جي اهميت جي مطالعي لاءِ، بيٽري جي مخصوص توانائي ۽ توانائي جي کثافت تي مثبت اليڪٽرروڊ جي ڪوٽنگ جي مقدار ۽ واحد مثبت اليڪٽرروڊ جي هڪ طرفي ايراضي، هڪ اليڪٽرڪ ڪيميڪل سسٽم ۽ ڊزائين جا ضابطا (يعني اليڪٽرروڊ مواد ۽ فارمولا جو تعين ڪرڻ، ڪمپيڪشن ڊينسٽي ۽ N/P، وغيره)، ۽ پوءِ آرٿوگوني طور تي ٽن عنصرن جي هر سطح کي ملائي، جيئن ته قطب جي ٽڪرا يونٽن جو تعداد، مقدار مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ، ۽ مثبت اليڪٽرروڊ جي ھڪڙي ٽڪري جي ھڪڙي طرفي ايراضي، ھڪڙي خاص گروپ پاران مقرر ڪيل اليڪٽرروڊ مواد جي مقابلي لاء ۽ رينج جو تجزيو حساب ڪيل مخصوص توانائي ۽ بيٽري جي توانائي جي کثافت جي بنياد تي ڪيو ويو. فارمولا، ٺهيل کثافت ۽ N/P. آرٿوگونل ڊيزائن ۽ حساب ڪتاب جا نتيجا جدول 1 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. آرٿوگونل ڊيزائن جا نتيجا رينج جي طريقي سان تجزيو ڪيا ويا، ۽ نتيجا شڪل 1 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. بيٽري جي مخصوص توانائي ۽ توانائي جي کثافت هڪجهڙائي سان وڌندي آهي پول پيس يونٽن جي تعداد سان. ، مثبت electrode ڪوٽنگ جي مقدار، ۽ هڪ واحد-ٽڪڙي مثبت electrode جي هڪ طرفي علائقي. قطب يونٽن جي تعداد جي ٽن عنصرن مان، مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي مقدار، ۽ ھڪڙي مثبت اليڪٽرروڊ جي ھڪڙي طرف واري علائقي، مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي مقدار جو خاص توانائي تي تمام گھڻو اثر آھي. بيٽري جي واحد رخا واري علائقي جي ٽن عنصرن مان، واحد رخا واري علائقي جي monolithic ڪيٿوڊ جو بيٽري جي توانائي جي کثافت تي تمام گهڻو اثر آهي.

تصوير

تصوير

شڪل 1a مان اهو ڏسي سگهجي ٿو ته بيٽري جي مخصوص توانائي هڪجهڙائي سان وڌي ٿي پول پيس يونٽن جي تعداد، ڪيٿوڊ ڪوٽنگ جي مقدار، ۽ سنگل پيس ڪيٿوڊ جي هڪ طرفي حصي سان، جيڪا درستي جي تصديق ڪري ٿي. پوئين حصي ۾ نظرياتي تجزيو؛ بيٽري جي مخصوص توانائي کي متاثر ڪندڙ سڀ کان اهم عنصر مثبت ڪوٽنگ جي رقم آهي. اهو تصوير 1b مان ڏسي سگهجي ٿو ته بيٽري جي توانائي جي کثافت هڪجهڙائي سان وڌي ٿي قطب يونٽن جي تعداد، مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي مقدار، ۽ هڪ واحد مثبت اليڪٽرروڊ جي هڪ طرفي ايراضي، جيڪا پڻ درستي جي تصديق ڪري ٿي. پوئين نظرياتي تجزيي جي؛ بيٽري جي توانائي جي کثافت کي متاثر ڪرڻ وارو سڀ کان اهم عنصر واحد رخا علائقو آهي monolithic مثبت اليڪٽرروڊ. مٿي ڏنل تجزيي جي مطابق، بيٽري جي مخصوص توانائي کي بهتر ڪرڻ لاء، اهو ضروري آهي ته مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي مقدار کي ممڪن حد تائين وڌايو وڃي. مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي رقم جي قابل قبول اپر حد کي طئي ڪرڻ کان پوء، صارف جي گهرجن کي حاصل ڪرڻ لاء باقي عنصر جي سطح کي ترتيب ڏيو؛ بيٽري جي توانائي جي کثافت لاء، اهو ممڪن آهي ته monolithic مثبت اليڪٽرروڊ جي واحد رخا واري علائقي کي جيترو ممڪن وڌايو وڃي. monolithic مثبت اليڪٽرروڊ جي واحد رخا واري علائقي جي قابل قبول اپر حد کي طئي ڪرڻ کان پوء، صارف جي گهرجن کي پورو ڪرڻ لاء باقي عنصر جي سطح کي ترتيب ڏيو.

هن جي مطابق، اهو نتيجو ڪري سگهجي ٿو ته بيٽري جي مخصوص توانائي ۽ توانائي جي کثافت monotonically قطب يونٽ جي تعداد، مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي مقدار، ۽ هڪ واحد مثبت اليڪٽرروڊ جي واحد رخا واري علائقي سان وڌي ٿي. قطب جي ٽڪرا يونٽن جي تعداد جي ٽن عنصرن مان، مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي مقدار، ۽ ھڪڙي مثبت اليڪٽرروڊ جي ھڪڙي پاسي واري ايراضي، بيٽري جي مخصوص توانائي تي مثبت اليڪٽرروڊ ڪوٽنگ جي مقدار جو اثر آھي. سڀ کان اهم؛ جي واحد رخا واري علائقي جي ٽن عنصرن مان، واحد رخا واري علائقي جي monolithic ڪيٿوڊ جو بيٽري جي توانائي جي کثافت تي تمام گهڻو اثر آهي.

ان کان پوء، ادب [2] جي مطابق، اهو بحث ڪيو ويو آهي ته بيٽري جي معيار کي ڪيئن گھٽجي وڃي جڏهن صرف بيٽري جي گنجائش گهربل هجي، ۽ بيٽري جي سائيز ۽ ڪارڪردگي جي ٻين اشارن جي ضرورت نه آهي مقرر ڪيل مواد سسٽم ۽ پروسيسنگ ٽيڪنالاجي جي تحت. سطح بيٽري جي معيار جو حساب مثبت پليٽن جي تعداد سان ۽ مثبت پليٽن جي اسپيڪٽ ريشو کي آزاد متغير طور فارمولا (5) ۾ ڏيکاريو ويو آھي.

تصوير

فارمولا (5) ۾، M(x، y) بيٽري جو ڪل ماس آھي؛ x بيٽري ۾ مثبت پليٽن جو تعداد آھي؛ y مثبت پليٽن جو تناسب تناسب آھي (ان جي قيمت ويڪر جي برابر آھي لمبائي سان ورهايل، جيئن تصوير 2 ۾ ڏيکاريل آھي)؛ k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 coefficients آهن، ۽ انهن جي قيمتن جو تعين ڪيو ويو آهي 26 پيراميٽرن سان لاڳاپيل بيٽري جي گنجائش، مادي نظام ۽ پروسيسنگ ٽيڪنالاجي جي سطح، جدول 2 ڏسو. جدول 2 ۾ پيرا ميٽرن کي طئي ڪرڻ کان پوءِ ، هر ڪوفيشيٽ پوءِ اهو طئي ڪيو ويو آهي ته 26 پيرا ميٽرز ۽ k1، k2، k3، k4، k5، k6 ۽ k7 جي وچ ۾ لاڳاپو تمام سادو آهي، پر حاصل ڪرڻ جو عمل تمام مشڪل آهي. رياضياتي طور تي اعلان (5) حاصل ڪرڻ سان، مثبت پليٽن جي تعداد ۽ مثبت پليٽن جي اسپيڪٽ ريشو کي ترتيب ڏيڻ سان، گھٽ ۾ گھٽ بيٽري جو معيار حاصل ڪري سگھجي ٿو جيڪو ماڊل ڊيزائن ذريعي حاصل ڪري سگھجي ٿو.

تصوير

شڪل 2 ليمينيٽ ٿيل بيٽري جي ڊگھائي ۽ چوٽي جو اسڪيميٽڪ ڊراگرام

ٽيبل 2 لامحدود سيل ڊيزائن پيٽرولر

تصوير

ٽيبل 2 ۾، مخصوص قدر 50.3Ah جي گنجائش سان بيٽري جي حقيقي پيٽرولر قيمت آهي. لاڳاپيل پيٽرولن جو اندازو لڳايو ويو آهي ته k1، k2، k3، k4، k5، k6، ۽ k7 آهن 0.041، 0.680، 0.619، 13.953، 8.261، 639.554، 921.609. ، x 21 آھي، y آھي 1.97006 (مثبت اليڪٽرروڊ جي ويڪر 329 ملي ميٽر آھي، ۽ ڊگھائي 167 ملي ميٽر آھي). اصلاح کان پوء، جڏهن مثبت اليڪٽرروڊ جو تعداد 51 آهي، بيٽري جو معيار ننڍڙو آهي.