لیتھیم آئن بیٹریوں کو “راکنگ چیئر ٹائپ” بیٹریاں کہا جاتا ہے۔ چارج شدہ آئن مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے درمیان منتقل ہوتے ہیں تاکہ چارج کی منتقلی کا احساس ہو اور بیرونی سرکٹس کو بجلی کی فراہمی یا بیرونی طاقت کے ذریعہ سے چارج کیا جا سکے۔

مخصوص چارجنگ کے عمل کے دوران، بیرونی وولٹیج بیٹری کے دو کھمبوں پر لگائی جاتی ہے، اور لیتھیم آئن مثبت الیکٹروڈ مواد سے نکال کر الیکٹرولائٹ میں داخل ہوتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، اضافی الیکٹران مثبت کرنٹ کلیکٹر سے گزرتے ہیں اور بیرونی سرکٹ کے ذریعے منفی الیکٹروڈ میں چلے جاتے ہیں۔ لتیم آئن الیکٹرولائٹ میں ہیں. یہ مثبت الیکٹروڈ سے منفی الیکٹروڈ کی طرف بڑھتا ہے، ڈایافرام سے منفی الیکٹروڈ تک جاتا ہے۔ منفی الیکٹروڈ کی سطح سے گزرنے والی SEI فلم منفی الیکٹروڈ کے گریفائٹ پرتوں والے ڈھانچے میں سرایت کرتی ہے اور الیکٹران کے ساتھ ملتی ہے۔

آئنوں اور الیکٹرانوں کے پورے آپریشن کے دوران، بیٹری کی ساخت جو چارج کی منتقلی کو متاثر کرتی ہے، چاہے الیکٹرو کیمیکل ہو یا جسمانی، تیزی سے چارجنگ کی کارکردگی کو متاثر کرے گی۔

بیٹری کے تمام حصوں کے لیے فاسٹ چارجنگ کی ضروریات

بیٹریوں کے بارے میں، اگر آپ پاور کی کارکردگی کو بہتر بنانا چاہتے ہیں، تو آپ کو بیٹری کے تمام پہلوؤں میں سخت محنت کرنی ہوگی، بشمول مثبت الیکٹروڈ، منفی الیکٹروڈ، الیکٹرولائٹ، الگ کرنے والا، اور ساختی ڈیزائن۔

مثبت الیکٹروڈ

درحقیقت، تقریباً تمام قسم کے کیتھوڈ مواد کو تیزی سے چارج کرنے والی بیٹریاں بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جن اہم خصوصیات کی ضمانت دی جانی ہے ان میں چالکتا (اندرونی مزاحمت کو کم کرنا)، پھیلاؤ (رد عمل کے حرکیات کو یقینی بنانا)، زندگی (وضاحت نہ کریں)، اور حفاظت (وضاحت نہ کریں)، پروسیسنگ کی مناسب کارکردگی (مخصوص سطح کا رقبہ زیادہ نہیں ہونا چاہیے) ضمنی ردعمل کو کم کرنے اور حفاظت کی خدمت کرنے کے لئے بڑا)۔

بلاشبہ، ہر مخصوص مواد کے لیے حل کیے جانے والے مسائل مختلف ہو سکتے ہیں، لیکن ہمارے عام کیتھوڈ مواد ان ضروریات کو اصلاح کے سلسلے کے ذریعے پورا کر سکتے ہیں، لیکن مختلف مواد بھی مختلف ہیں:

A. لتیم آئرن فاسفیٹ چالکتا اور کم درجہ حرارت کے مسائل کو حل کرنے پر زیادہ توجہ دے سکتا ہے۔ کاربن کوٹنگ، اعتدال پسند نانوائزیشن (نوٹ کریں کہ یہ اعتدال پسند ہے، یہ یقینی طور پر کوئی سادہ منطق نہیں ہے کہ جتنا باریک ہو اتنا ہی بہتر)، اور ذرات کی سطح پر آئن کنڈکٹرز کی تشکیل سب سے عام حکمت عملی ہیں۔

B. ٹرنری میٹریل بذات خود نسبتاً اچھی برقی چالکتا رکھتا ہے، لیکن اس کا رد عمل بہت زیادہ ہے، اس لیے ٹرنری میٹریل شاذ و نادر ہی نینو پیمانے پر کام کرتے ہیں (نانوائزیشن مادی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے ایک علاج کی طرح کا تریاق نہیں ہے، خاص طور پر بیٹریوں کا میدان چین میں بعض اوقات بہت سے مخالف استعمال ہوتے ہیں، اور ضمنی ردعمل (الیکٹرولائٹ کے ساتھ) کی حفاظت اور دبانے پر زیادہ توجہ دی جاتی ہے۔ سب کے بعد، ٹرنری مواد کی موجودہ زندگی حفاظت میں ہے، اور حالیہ بیٹری کی حفاظت کے حادثات بھی اکثر واقع ہوئے ہیں۔ اعلی تقاضے پیش کریں۔

C. لتیم مینگنیٹ سروس کی زندگی کے لحاظ سے زیادہ اہم ہے۔ مارکیٹ میں بہت سی لیتھیم مینگنیٹ پر مبنی فاسٹ چارج بیٹریاں بھی ہیں۔

منفی الیکٹروڈ

جب لتیم آئن بیٹری چارج کی جاتی ہے، تو لتیم منفی الیکٹروڈ کی طرف ہجرت کرتا ہے۔ تیز رفتار چارجنگ اور بڑے کرنٹ کی وجہ سے بہت زیادہ صلاحیت منفی الیکٹروڈ کی صلاحیت کو زیادہ منفی ہونے کا سبب بنے گی۔ اس وقت، لتیم کو تیزی سے قبول کرنے کے لیے منفی الیکٹروڈ کا دباؤ بڑھ جائے گا، اور لتیم ڈینڈرائٹس پیدا کرنے کا رجحان بڑھ جائے گا۔ لہذا، منفی الیکٹروڈ کو تیز چارجنگ کے دوران نہ صرف لتیم کے پھیلاؤ کو پورا کرنا چاہیے۔ لتیم آئن بیٹری کی حرکیات کی ضروریات کو لتیم ڈینڈرائٹس کے بڑھتے ہوئے رجحان کی وجہ سے پیدا ہونے والے حفاظتی مسئلہ کو بھی حل کرنا چاہیے۔ لہذا، فاسٹ چارجنگ کور کی اہم تکنیکی مشکل منفی الیکٹروڈ میں لیتھیم آئنوں کا داخل کرنا ہے۔

A. اس وقت، مارکیٹ میں غالب منفی الیکٹروڈ مواد اب بھی گریفائٹ ہے (جو مارکیٹ شیئر کا تقریباً 90% ہے)۔ بنیادی وجہ سستی ہے، اور گریفائٹ کی جامع پروسیسنگ کارکردگی اور توانائی کی کثافت نسبتاً اچھی ہے، نسبتاً کم خامیوں کے ساتھ۔ . یقینا، گریفائٹ منفی الیکٹروڈ کے ساتھ بھی مسائل ہیں. سطح الیکٹرولائٹ کے لیے نسبتاً حساس ہے، اور لتیم انٹرکلیشن ری ایکشن ایک مضبوط سمت کا حامل ہے۔ لہذا، گریفائٹ کی سطح کے ساختی استحکام کو بہتر بنانے اور سبسٹریٹ پر لتیم آئنوں کے پھیلاؤ کو فروغ دینے کے لیے سخت محنت کرنا ضروری ہے۔ سمت

B. ہارڈ کاربن اور نرم کاربن مواد میں بھی حالیہ برسوں میں کافی ترقی ہوئی ہے: سخت کاربن مواد میں لیتھیم داخل کرنے کی صلاحیت زیادہ ہوتی ہے اور مواد میں مائیکرو پورز ہوتے ہیں، اس لیے رد عمل کائینیٹکس اچھا ہوتا ہے۔ اور نرم کاربن مواد الیکٹرولائٹ کے ساتھ اچھی مطابقت رکھتے ہیں، MCMB مواد بھی بہت نمائندہ ہوتے ہیں، لیکن سخت اور نرم کاربن مواد عام طور پر کارکردگی میں کم اور قیمت میں زیادہ ہوتے ہیں (اور تصور کریں کہ گریفائٹ وہی سستا ہے، مجھے ڈر ہے کہ ایسا نہیں ہے۔ صنعتی نقطہ نظر سے امید ہے)، لہذا موجودہ کھپت گریفائٹ سے کہیں کم ہے، اور بیٹری پر کچھ خصوصیات میں زیادہ استعمال ہوتی ہے۔

C. لتیم ٹائٹینیٹ کے بارے میں کیا خیال ہے؟ مختصراً یہ کہنے کے لیے: لتیم ٹائٹانیٹ کے فوائد زیادہ طاقت کی کثافت، محفوظ اور واضح نقصانات ہیں۔ توانائی کی کثافت بہت کم ہے، اور Wh کے حساب سے لاگت زیادہ ہے۔ لہذا، لتیم ٹائٹینیٹ بیٹری کا نقطہ نظر مخصوص مواقع میں فوائد کے ساتھ ایک مفید ٹیکنالوجی ہے، لیکن یہ بہت سے مواقع کے لیے موزوں نہیں ہے جس کے لیے زیادہ قیمت اور کروز رینج کی ضرورت ہوتی ہے۔

D. سلیکون اینوڈ مواد ایک اہم ترقی کی سمت ہیں، اور پیناسونک کی نئی 18650 بیٹری نے ایسے مواد کے تجارتی عمل کا آغاز کر دیا ہے۔ تاہم، نینو میٹر کی کارکردگی کے حصول اور بیٹری کی صنعت سے متعلقہ مواد کی عام مائکرون سطح کی ضروریات کے درمیان توازن کیسے حاصل کیا جائے، یہ اب بھی زیادہ مشکل کام ہے۔

ڈایافرام

پاور قسم کی بیٹریوں کے بارے میں، ہائی کرنٹ آپریشن ان کی حفاظت اور عمر پر زیادہ تقاضے عائد کرتا ہے۔ ڈایافرام کوٹنگ ٹیکنالوجی کو روکا نہیں جا سکتا۔ سیرامک ​​لیپت ڈایافرام ان کی اعلی حفاظت اور الیکٹرولائٹ میں نجاست کو استعمال کرنے کی صلاحیت کی وجہ سے تیزی سے باہر دھکیل رہے ہیں۔ خاص طور پر، ٹرنری بیٹریوں کی حفاظت کو بہتر بنانے کا اثر خاص طور پر اہم ہے۔

اس وقت سیرامک ​​ڈایافرام کے لیے استعمال ہونے والا سب سے اہم نظام روایتی ڈایافرام کی سطح پر ایلومینا کے ذرات کو کوٹ کرنا ہے۔ ایک نسبتاً نیا طریقہ ڈایافرام پر ٹھوس الیکٹرولائٹ ریشوں کو کوٹ کرنا ہے۔ اس طرح کے ڈایافرام میں اندرونی مزاحمت کم ہوتی ہے، اور فائبر سے متعلقہ ڈایافرام کا مکینیکل سپورٹ اثر بہتر ہوتا ہے۔ بہترین، اور اس میں سروس کے دوران ڈایافرام کے سوراخوں کو روکنے کا رجحان کم ہے۔

کوٹنگ کے بعد، ڈایافرام اچھی استحکام ہے. یہاں تک کہ اگر درجہ حرارت نسبتا زیادہ ہے، تو اسے سکڑنا اور خراب کرنا اور شارٹ سرکٹ کا سبب بننا آسان نہیں ہے۔ Jiangsu Qingtao Energy Co., Ltd. کی تکنیکی معاونت کے ساتھ نان سیون ریسرچ گروپ آف میٹریلز اینڈ میٹریلز آف سنگھوا یونیورسٹی کا اس سلسلے میں کچھ نمائندہ ہے۔ کام کرتے ہوئے، ڈایافرام نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔

الیکٹرولائٹ

الیکٹرولائٹ کا تیزی سے چارج ہونے والی لتیم آئن بیٹریوں کی کارکردگی پر بڑا اثر ہے۔ تیز چارجنگ اور تیز کرنٹ کے تحت بیٹری کے استحکام اور حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے، الیکٹرولائٹ کو درج ذیل خصوصیات کو پورا کرنا چاہیے: A) گل نہیں سکتا، B) اعلی چالکتا، اور C) مثبت اور منفی مواد کے لیے غیر فعال ہے۔ رد عمل کریں یا تحلیل کریں۔

اگر آپ ان ضروریات کو پورا کرنا چاہتے ہیں، تو کلید یہ ہے کہ اضافی اور فعال الیکٹرولائٹس کا استعمال کریں۔ مثال کے طور پر، ٹرنری فاسٹ چارجنگ بیٹریوں کی حفاظت اس سے بہت زیادہ متاثر ہوتی ہے، اور اس کی حفاظت کو ایک خاص حد تک بہتر بنانے کے لیے ان میں مختلف اینٹی ہائی ٹمپریچر، شعلہ ریٹارڈنٹ اور اینٹی اوور چارج ایڈیٹیو شامل کرنا ضروری ہے۔ لتیم ٹائٹینیٹ بیٹریوں کا پرانا اور مشکل مسئلہ، ہائی ٹمپریچر فلیٹولنس کو بھی ہائی ٹمپریچر فنکشنل الیکٹرولائٹ سے بہتر کرنا ہوگا۔

بیٹری کی ساخت کا ڈیزائن

ایک عام اصلاحی حکمت عملی اسٹیکڈ VS وائنڈنگ قسم ہے۔ اسٹیک شدہ بیٹری کے الیکٹروڈ ایک متوازی تعلق کے برابر ہیں، اور وائنڈنگ کی قسم سیریز کنکشن کے برابر ہے۔ لہذا، سابق کی اندرونی مزاحمت بہت چھوٹی ہے اور یہ طاقت کی قسم کے لئے زیادہ موزوں ہے. موقع

اس کے علاوہ، اندرونی مزاحمت اور گرمی کی کھپت کے مسائل کو حل کرنے کے لئے ٹیبز کی تعداد پر کوششیں کی جا سکتی ہیں. اس کے علاوہ، اعلی چالکتا الیکٹروڈ مواد کا استعمال، زیادہ کنڈکٹیو ایجنٹوں کا استعمال، اور کوٹنگ پتلی الیکٹروڈ بھی ایسی حکمت عملی ہیں جن پر غور کیا جا سکتا ہے۔

مختصراً، وہ عوامل جو بیٹری کے اندر چارج موومنٹ کو متاثر کرتے ہیں اور الیکٹروڈ ہولز کے داخل ہونے کی شرح لیتھیم آئن بیٹریوں کی تیز رفتار چارجنگ کی صلاحیت کو متاثر کریں گے۔

مین سٹریم مینوفیکچررز کے لیے تیز رفتار چارجنگ ٹیکنالوجی کے راستوں کا جائزہ

ننگدے دور

مثبت الیکٹروڈ کے حوالے سے، CATL نے “سپر الیکٹرانک نیٹ ورک” ٹیکنالوجی تیار کی ہے، جس سے لیتھیم آئرن فاسفیٹ بہترین برقی چالکتا ہے۔ منفی الیکٹروڈ گریفائٹ کی سطح پر، “فاسٹ آئن رِنگ” ٹیکنالوجی کا استعمال گریفائٹ کو تبدیل کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، اور ترمیم شدہ گریفائٹ سپر فاسٹ چارجنگ اور ہائی دونوں کو مدنظر رکھتا ہے، توانائی کی کثافت کی خصوصیات کے ساتھ، منفی الیکٹروڈ اب ضرورت سے زیادہ نہیں ہے۔ فاسٹ چارجنگ کے دوران مصنوعات، تاکہ اس میں 4-5C فاسٹ چارجنگ کی گنجائش ہو، 10-15 منٹ کی فاسٹ چارجنگ اور چارجنگ کا احساس ہو، اور 70 سائیکل لائف حاصل کرتے ہوئے سسٹم لیول کی توانائی کی کثافت کو 10,000wh/kg سے یقینی بنا سکے۔

تھرمل مینجمنٹ کے لحاظ سے، اس کا تھرمل مینجمنٹ سسٹم مختلف درجہ حرارت اور SOCs پر فکسڈ کیمیکل سسٹم کے “صحت مند چارجنگ وقفہ” کو مکمل طور پر تسلیم کرتا ہے، جو لیتھیم آئن بیٹریوں کے آپریٹنگ درجہ حرارت کو بہت وسیع کرتا ہے۔

واٹرما

واٹرما حال ہی میں اتنا اچھا نہیں ہے، آئیے صرف ٹیکنالوجی کے بارے میں بات کرتے ہیں. واٹرما چھوٹے ذرہ سائز کے ساتھ لتیم آئرن فاسفیٹ کا استعمال کرتا ہے۔ اس وقت مارکیٹ میں عام لیتھیم آئرن فاسفیٹ کا ذرہ سائز 300 اور 600 nm کے درمیان ہے، جب کہ واٹرما صرف 100 سے 300 nm لیتھیم آئرن فاسفیٹ استعمال کرتا ہے، اس لیے لیتھیم آئنوں کی منتقلی کی رفتار جتنی تیز ہوگی، کرنٹ بھی اتنا ہی بڑا ہو سکتا ہے۔ چارج اور ڈسچارج. بیٹریوں کے علاوہ دیگر سسٹمز کے لیے، تھرمل مینجمنٹ سسٹم اور سسٹم سیفٹی کے ڈیزائن کو مضبوط کریں۔

مائیکرو پاور

ابتدائی دنوں میں، وی ہانگ پاور نے لیتھیم ٹائٹانیٹ + غیر محفوظ مرکب کاربن کا انتخاب کیا جس میں اسپنل ڈھانچہ ہے جو منفی الیکٹروڈ مواد کے طور پر تیز رفتار چارجنگ اور زیادہ کرنٹ کو برداشت کر سکتا ہے۔ تیز رفتار چارجنگ کے دوران بیٹری کی حفاظت کے لیے ہائی پاور کرنٹ کے خطرے کو روکنے کے لیے، Weihong پاور کا امتزاج نان برننگ الیکٹرولائٹ، ہائی پوروسیٹی اور ہائی پارگمیبلٹی ڈایافرام ٹیکنالوجی اور STL ذہین تھرمل کنٹرول فلوڈ ٹیکنالوجی، یہ بیٹری کی حفاظت کو یقینی بنا سکتی ہے۔ جب بیٹری تیزی سے چارج ہو جاتی ہے۔

2017 میں، اس نے 170wh/kg کی واحد توانائی کی کثافت کے ساتھ، اعلیٰ صلاحیت اور اعلیٰ طاقت والے لیتھیم مینگنیٹ کیتھوڈ مواد کا استعمال کرتے ہوئے، اور 15 منٹ کی تیز رفتار چارجنگ کے ساتھ، اعلی توانائی کی کثافت والی بیٹریوں کی ایک نئی نسل کا اعلان کیا۔ مقصد زندگی اور حفاظت کے مسائل کو مدنظر رکھنا ہے۔

زوہائی ین لونگ

لیتھیم ٹائٹینیٹ انوڈ اپنے وسیع آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد اور بڑے چارج ڈسچارج ریٹ کے لیے جانا جاتا ہے۔ مخصوص تکنیکی طریقوں پر کوئی واضح ڈیٹا نہیں ہے۔ نمائش میں موجود عملے سے بات کرتے ہوئے کہا گیا ہے کہ اس کا فاسٹ چارج 10C حاصل کر سکتا ہے اور زندگی کا دورانیہ 20,000 گنا ہے۔

فاسٹ چارجنگ ٹیکنالوجی کا مستقبل

چاہے الیکٹرک گاڑیوں کی تیز رفتار چارجنگ ٹیکنالوجی ایک تاریخی سمت ہو یا ایک قلیل المدتی رجحان، درحقیقت اب مختلف آراء ہیں، اور کوئی نتیجہ اخذ نہیں کیا جا سکتا۔ مائلیج کی پریشانی کو حل کرنے کے متبادل طریقے کے طور پر، اسے ایک ہی پلیٹ فارم پر بیٹری کی توانائی کی کثافت اور گاڑی کی مجموعی لاگت کے ساتھ سمجھا جاتا ہے۔

توانائی کی کثافت اور تیز چارج کی کارکردگی، ایک ہی بیٹری میں، دو متضاد سمتوں کو کہا جا سکتا ہے اور ایک ہی وقت میں حاصل نہیں کیا جا سکتا۔ بیٹری کی توانائی کی کثافت کا حصول فی الحال مرکزی دھارے میں شامل ہے۔ جب توانائی کی کثافت کافی زیادہ ہو اور گاڑی کی بیٹری کی گنجائش اتنی زیادہ ہو کہ نام نہاد “رینج کی پریشانی” کو روکا جا سکے، تو بیٹری ریٹ چارج کرنے کی کارکردگی کی مانگ کم ہو جائے گی۔ ایک ہی وقت میں، اگر بیٹری کی طاقت زیادہ ہے، اگر فی کلو واٹ فی گھنٹہ بیٹری کی قیمت کافی کم نہیں ہے، تو کیا یہ ضروری ہے؟ Ding Kemao کی بجلی کی خریداری جو کہ “پریشان نہیں” کے لیے کافی ہے صارفین کو انتخاب کرنے کی ضرورت ہے۔ اگر آپ اس کے بارے میں سوچتے ہیں، تو تیز چارجنگ کی قدر ہوتی ہے۔ ایک اور نقطہ نظر فاسٹ چارجنگ کی سہولیات کی لاگت ہے، جو یقیناً بجلی کے فروغ کے لیے پورے معاشرے کی لاگت کا حصہ ہے۔

آیا تیز رفتار چارجنگ ٹیکنالوجی کو بڑے پیمانے پر فروغ دیا جا سکتا ہے، توانائی کی کثافت اور تیز رفتار چارجنگ ٹیکنالوجی جو تیزی سے ترقی کرتی ہے، اور دو ٹیکنالوجی جو لاگت کو کم کرتی ہیں، مستقبل میں فیصلہ کن کردار ادا کر سکتی ہیں۔