लिथियम बैटरी उद्योग पेशेवर ज्ञान लोकप्रियकरण

लिथियम{{0}आयन बैटरियां एक प्रकार की रिचार्जेबल सेकेंडरी बैटरी प्रणाली हैं जो सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में लिथियम मिश्र धातु धातु ऑक्साइड का उपयोग करती हैं, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में ग्रेफाइट का उपयोग करती हैं, और एक गैर-जलीय इलेक्ट्रोलाइट समाधान का उपयोग करती हैं। इसका मुख्य कार्य सिद्धांत धात्विक लिथियम की रेडॉक्स प्रतिक्रिया पर निर्भर होने के बजाय, चार्ज और डिस्चार्ज के दौरान सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच लिथियम आयनों के प्रतिवर्ती अंतःक्षेपण और विअंतर्कलन पर आधारित है। यह सुरक्षा, चक्र जीवन और ऊर्जा घनत्व के मामले में लिथियम आयन बैटरियों को पारंपरिक लिथियम धातु बैटरियों की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ देता है। उत्पाद स्वरूप के दृष्टिकोण से, लिथियम आयन बैटरी सेल मूल इकाई है जो विभिन्न प्रकार के बैटरी पैक बनाती है। जब कई कोशिकाओं को संयोजित किया जाता है और श्रृंखला और समानांतर में पैक किया जाता है, तो एक लिथियम बैटरी पैक या लिथियम आयन बैटरी पैक बनता है।

 

टर्मिनल अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए, फोटोवोल्टिक और ऊर्जा भंडारण क्षेत्रों के लिए विकसित विशेष उत्पादों में सौर उत्पादों के लिए लिथियम आयन बैटरी, सौर ऊर्जा भंडारण प्रणाली लिथियम बैटरी पैक और सौर ऊर्जा प्रणाली के लिए लिथियम आयन बैटरी शामिल हैं। इसके अलावा, लिथियम सुपरपैक बैटरियां उच्च विश्वसनीयता पैकेजिंग और व्यापक तापमान अनुकूलनशीलता के साथ एक प्रकार के विशेष बैटरी उत्पाद का प्रतिनिधित्व करती हैं, जबकि बैटरी पैक किट सिस्टम इंटीग्रेटर्स के लिए मॉड्यूलर घटक समाधान प्रदान करता है। इंजीनियरिंग वर्गीकरण के दृष्टिकोण से, लिथियम बैटरी को पैकेजिंग फॉर्म के अनुसार तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: बेलनाकार, वर्गाकार और नरम पैकेज। प्रत्येक फॉर्म का समूहीकरण दक्षता, गर्मी अपव्यय क्षमता और यांत्रिक शक्ति पर अपना जोर है, और यह विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

लिथियम बैटरियों में आमतौर पर दो आकार होते हैं: बेलनाकार और चौकोर, अंदर सर्पिल रूप से घाव या स्टैक्ड इलेक्ट्रोड समूह होते हैं। सकारात्मक इलेक्ट्रोड लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड, लिथियम मैंगनेट, लिथियम आयरन फॉस्फेट या एल्यूमीनियम पन्नी पर लेपित टर्नरी सामग्री से बना है, और एल्यूमीनियम पन्नी सकारात्मक वर्तमान कलेक्टर के रूप में कार्य करता है; नकारात्मक इलेक्ट्रोड तांबे की पन्नी पर लेपित कृत्रिम ग्रेफाइट या प्राकृतिक ग्रेफाइट से बना होता है, और तांबे की पन्नी नकारात्मक वर्तमान संग्राहक के रूप में कार्य करती है। अत्यंत पतली और अत्यधिक पारगम्य पॉलीथीन या पॉलीप्रोपाइलीन माइक्रोपोरस फिल्म की एक परत का उपयोग सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच अलगाव सामग्री के रूप में किया जाता है। बैटरी के अंदर कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट घोल भरा होता है। इसके अलावा, जब बैटरी असामान्य स्थिति में हो या आउटपुट शॉर्ट सर्किट हो तो बैटरी को समय पर क्षति से बचाने के लिए बैटरी कोर के शीर्ष पर एक सुरक्षा वाल्व और पीटीसी तत्व (कुछ बेलनाकार प्रकारों में उपयोग किया जाता है) स्थापित किया जाता है। एकल लिथियम आयन बैटरी का नाममात्र वोल्टेज 3.7V है (लिथियम आयरन फॉस्फेट सिस्टम 3.2V है)। एक बैटरी की सीमित क्षमता के कारण, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, वोल्टेज बढ़ाने के लिए और विभिन्न उपकरणों की वोल्टेज प्लेटफ़ॉर्म और ऊर्जा क्षमता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए क्षमता बढ़ाने के लिए कई कोशिकाओं को अक्सर श्रृंखला में जोड़ा जाता है।

 

विनिर्माण प्रक्रिया के दृष्टिकोण से, लिथियम आयन ऊर्जा भंडारण प्रणाली जैसे विशेष ऊर्जा भंडारण उत्पादों के उत्पादन के लिए पोल पीस कोटिंग, रोलिंग, स्लिटिंग, वाइंडिंग/लेमिनेशन, तरल इंजेक्शन, गठन और वॉल्यूम पृथक्करण जैसी दर्जनों प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। उनमें से, पोल टुकड़ा निर्माण प्रक्रिया में कोटिंग मोटाई एकरूपता (±1.5 माइक्रोन के भीतर नियंत्रित सहनशीलता), पोल टुकड़ा संरेखण (0.5 मिमी से अधिक विचलन नहीं), और गड़गड़ाहट नियंत्रण (बर्र ऊंचाई 15 माइक्रोन से अधिक नहीं) के लिए अत्यधिक उच्च आवश्यकताएं हैं। शेल और कवर को सील करने के लिए लेजर वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है। वेल्डिंग प्रवेश को 0.3-0.8 मिमी की सीमा के भीतर सटीक रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए, और इसमें कोई प्रवेश छिद्र या छींटे दोष नहीं होना चाहिए। निर्माण प्रक्रिया बैटरी को सक्रिय करने वाली पहली विद्युत रासायनिक प्रक्रिया है और इसे कड़ाई से तापमान-नियंत्रित वातावरण में पूरा करने की आवश्यकता होती है। एक स्थिर ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस फिल्म के निर्माण को बढ़ावा देने के लिए पहला चार्जिंग करंट आमतौर पर 0.05C से 0.1C पर सेट किया जाता है।

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

सोलर होम सिस्टम लिथियम आयन बैटरियां विशेष रूप से घरेलू फोटोवोल्टिक ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए डिज़ाइन की गई हैं। इसकी मुख्य आवश्यकताओं में एक विस्तृत ऑपरेटिंग तापमान रेंज (20 डिग्री से 60 डिग्री), कम से कम 6,000 बार का चक्र जीवन और बाहरी स्थापना वातावरण के अनुकूल IP65 या उससे ऊपर का सुरक्षा स्तर शामिल है। लिथियम सौर बैटरियों का व्यापक रूप से ऑफ ग्रिड फोटोवोल्टिक पावर स्टेशनों, संचार बेस स्टेशनों के लिए बैकअप बिजली आपूर्ति और दूरदराज के क्षेत्रों में माइक्रोग्रिड सिस्टम में उपयोग किया जाता है। उनकी क्षमता विशिष्टताएं आमतौर पर 2.5kWh और 20kWh के बीच होती हैं, और लोड मांग के अनुसार समानांतर में लचीले ढंग से विस्तारित की जा सकती हैं। बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण बिजली स्टेशनों के क्षेत्र में, सौर ऊर्जा भंडारण प्रणाली लिथियम बैटरी पैक को कंटेनर या कैबिनेट शैली में तैनात किया जाता है। एकल प्रणाली की क्षमता पावर ग्रिड आवृत्ति और शिखर विनियमन और नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिड एकीकरण और खपत में भाग लेते हुए, MWh स्तर तक पहुंच सकती है।

 

सौर ऊर्जा प्रणाली के लिए लिथियम आयन बैटरी फोटोवोल्टिक इनवर्टर, ऊर्जा भंडारण कनवर्टर और ऊर्जा प्रबंधन प्रणालियों के साथ संचार अनुकूलता पर जोर देती है, और आमतौर पर CAN बस, RS485 और Modbus जैसे कई प्रोटोकॉल का समर्थन करती है। लिथियम सुपरपैक बैटरियां अपने उत्कृष्ट निम्न तापमान डिस्चार्ज प्रदर्शन (रेटेड क्षमता का 70% से अधिक -30 डिग्री वातावरण में डिस्चार्ज किया जा सकता है) और अत्यधिक विश्वसनीय सीलबंद संरचना के कारण कठोर कामकाजी परिस्थितियों जैसे कि अप्राप्य बेस स्टेशनों, ध्रुवीय वैज्ञानिक अनुसंधान उपकरण और विशेष वाहनों के लिए उपयुक्त हैं। बैटरी पैक किट मानकीकृत बैटरी मॉड्यूल, बीएमएस स्लेव बोर्ड, संरचनात्मक भागों और वायरिंग हार्नेस घटकों के साथ सिस्टम इंटीग्रेटर्स प्रदान करता है, जो एकीकृत विकास की जटिलता और चक्र को काफी कम करता है।

 

पावर बैटरियों के क्षेत्र में, लिथियम आयन बैटरियों का व्यापक रूप से इलेक्ट्रिक यात्री कारों, इलेक्ट्रिक बसों, लॉजिस्टिक्स वाहनों और विशेष इंजीनियरिंग वाहनों में उपयोग किया जाता है। ऊर्जा भंडारण क्षेत्र में तीन प्रमुख बाजार खंड शामिल हैं: बड़े बिजली स्टेशन, औद्योगिक और वाणिज्यिक ऊर्जा भंडारण, और घरेलू ऊर्जा भंडारण। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्र में स्मार्टफोन, लैपटॉप, पहनने योग्य उपकरण और ड्रोन शामिल हैं। उपर्युक्त प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए अंतिम उत्पाद के रूप में, लिथियम आयन बैटरी पैक के डिज़ाइन को ऊर्जा घनत्व, बिजली घनत्व, थर्मल प्रबंधन, यांत्रिक सुरक्षा और विद्युत सुरक्षा जैसे बहु-आयामी संकेतकों पर व्यापक रूप से विचार करने की आवश्यकता है। यह इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री, मैकेनिकल इंजीनियरिंग और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी का एक अत्यधिक एकीकृत उत्पाद है।

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

पारंपरिक लेड {{0}एसिड बैटरियां और निकल {{1}मेटल हाइड्राइड बैटरियां की तुलना में, लिथियम {2}आयन बैटरियां कई प्रदर्शन आयामों में महत्वपूर्ण लाभ दिखाती हैं। ऊर्जा घनत्व के संदर्भ में, लिथियम {{4}आयन बैटरियां 460{7}}600Wh/किग्रा तक पहुंच सकती हैं, जो लेड{{18}एसिड बैटरियों की तुलना में लगभग 6-7 गुना है, जिसका अर्थ है कि एक ही वजन के तहत अधिक विद्युत ऊर्जा संग्रहीत की जा सकती है। चक्र जीवन के संदर्भ में, लिथियम आयरन फॉस्फेट कैथोड का उपयोग करने वाली बैटरियां 1C चार्ज और डिस्चार्ज और 100% डिस्चार्ज गहराई स्थितियों के तहत 6,000 से अधिक चक्र प्राप्त कर सकती हैं, और उनकी सेवा जीवन 6 वर्ष से अधिक तक पहुंच सकता है। रेटेड वोल्टेज के संदर्भ में, एक सेल का ऑपरेटिंग वोल्टेज 3.7V या 3.2V है, जो लगभग तीन निकेल{22}}मेटल हाइड्राइड या निकेल{26}कैडमियम बैटरियों के श्रृंखला वोल्टेज के बराबर है, जिससे उच्च वोल्टेज बैटरी पैक बनाना आसान हो जाता है। उच्च शक्ति सहनशक्ति के संदर्भ में, पावर लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी वाहन त्वरण और चढ़ाई की जरूरतों को पूरा करने के लिए 15{32}}30C की तात्कालिक डिस्चार्ज दर का समर्थन कर सकती है। स्व-निर्वहन दर बेहद कम है और इसे आमतौर पर प्रति माह 1% से नीचे नियंत्रित किया जा सकता है, जो निकल-मेटल हाइड्राइड बैटरी के 1/20 से कम है। वजन के संदर्भ में, समान मात्रा का वजन सीसा-एसिड उत्पादों का केवल 1/6 से 1/5 है। उच्च और निम्न तापमान अनुकूलन क्षमता के संदर्भ में, इसका उपयोग -20 डिग्री से 60 डिग्री तक के वातावरण में किया जा सकता है, और विशेष प्रसंस्करण के बाद -45 डिग्री तक पहुंच सकता है।

 

हरित पर्यावरण संरक्षण के संदर्भ में, इसमें सीसा, पारा और कैडमियम जैसी जहरीली और हानिकारक भारी धातुएँ नहीं होती हैं, और मूल रूप से उत्पादन प्रक्रिया के दौरान किसी जल संसाधन की खपत नहीं होती है। हालाँकि, लिथियम-आयन बैटरियों की भी कई इंजीनियरिंग सीमाएँ हैं। सबसे पहले, सभी लिथियम आयन बैटरियों को ओवरचार्ज, ओवर डिस्चार्ज और ओवर करंट को रोकने के लिए सुरक्षा सर्किट से लैस करने की आवश्यकता होती है, जिससे सिस्टम की जटिलता और लागत बढ़ जाती है। दूसरा, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड सिस्टम बैटरियों को उच्च धाराओं पर डिस्चार्ज नहीं किया जा सकता है और उनकी सुरक्षा खराब होती है। तीसरा, उत्पादन की स्थितियाँ अत्यधिक मांग वाली हैं - इलेक्ट्रोड कोटिंग, वाइंडिंग और तरल इंजेक्शन जैसी प्रमुख प्रक्रियाओं को -40 डिग्री से कम ओस बिंदु वाले सुखाने वाले कमरे में करने की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च उपकरण निवेश और परिचालन लागत होती है। चौथा, उपयोग की शर्तों पर प्रतिबंध हैं। बहुत अधिक या बहुत कम तापमान पर उपयोग से उम्र बढ़ने की गति तेज हो जाएगी और यहां तक ​​कि सुरक्षा जोखिम भी पैदा हो जाएगा।

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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