क्यों लिथियम-आयन बैटरी हमेशा के लिए नहीं है?
Apr 25, 2018
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लिथियम आयन बैटरी के बुनियादी सिद्धांत इस प्रकार हैं -
जब बैटरी पूरी तरह चार्ज होती है तो नकारात्मक इलेक्ट्रोड लिथियम आयनों से भरा होता है।
जैसे ही यह किसी उपकरण से जुड़ा होता है, ये लिथियम आयन इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से सकारात्मक इलेक्ट्रोड में जाने लगते हैं और यह रासायनिक प्रतिक्रिया टर्मिनल पर विद्युत चार्ज बनाती है।
जब नकारात्मक प्लेट पर कोई और लिथियम आयन नहीं छोड़ा जाता है तो बैटरी सपाट होती है और प्रक्रिया को उलट करने के लिए रिचार्जिंग की आवश्यकता होती है।
लिथियम-आयन बैटरी कैसे काम करती है
लेकिन हकीकत में प्रक्रिया बिल्कुल सही नहीं है। पहले निर्वहन और रिचार्ज चक्र से बैटरी की क्षमता घट जाती है।
खेल में चार मुद्दे हैं:
सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर बना है
सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोलाइट ऑक्सीकरण
लिथियम चढ़ाना
मैकेनिकल अवक्रमण
सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस और इलेक्ट्रोलाइट ऑक्सीकरण
जबकि लिथियम-आयन बैटरी चार्ज किया जा रहा है लिथियम ऑक्साइड और लिथियम कार्बोनेट परमाणु नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर एक फिल्म बनाते हैं जिसे सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस (एसईआई) कहा जाता है।
इलेक्ट्रोलाइट ऑक्सीकरण के रूप में जाना जाने वाला एक समान फिल्म सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर होता है यदि बैटरी 104 डिग्री फ़ारेनहाइट (40 डिग्री सेल्सियस) या इससे ऊपर के तापमान में पूर्ण या पूर्ण पूर्ण चार्ज पर संचालित होती है। इलेक्ट्रोलाइट ऑक्सीकरण कुछ भी नया नहीं है, प्रक्रियाओं का सक्रिय रूप से धातुओं के इलाज के लिए उपयोग किया जाता है ताकि वे जंग न हों। यह नौकायन उद्योग में बहुत लोकप्रिय है, लेकिन बैटरी में आपका स्वागत नहीं है।
यह गर्मी दुर्लभ लग सकती है, लेकिन लैपटॉप जैसे उपकरणों के अंदर ऑपरेटिंग तापमान अक्सर इस सीमा से बहुत दूर जा सकता है। दुनिया के कुछ हिस्सों में यह भी आम है क्योंकि निसान को पता चला कि एरिजोना जैसे गर्म क्षेत्रों में रहने वाले उनके इलेक्ट्रिक कार मालिक अपेक्षाकृत कम निर्वहन और रिचार्ज चक्र के बाद खराब बैटरी क्षमता के कारण मुकदमा चलाते हैं।
इलेक्ट्रोलाइट ऑक्सीकरण भी स्व-निर्वहन दर को बढ़ाता है जो बता सकता है कि कुछ बैटरी को उपयोग में नहीं होने पर भी नियमित चार्जिंग की आवश्यकता क्यों होती है।
ये फिल्में शुरू में इतनी पतली हैं कि ज्यादातर लिथियम आयनों से गुज़रना पड़ सकता है, लेकिन प्रगतिशील चार्जिंग और चक्रों को हटाने के बाद, वे धीरे-धीरे मोटे हो जाते हैं। जब भी फिल्म मोटा होता है तो यह लिथियम आयनों की संख्या को कम करता है जो प्लेटों के बीच स्थानांतरित हो सकते हैं, जिससे बैटरी पूरी तरह चार्ज करने की क्षमता को प्रभावित कर सकती है और साथ ही रिचार्ज करने में लगने वाले समय को भी बढ़ाया जा सकता है।
विभिन्न निर्माता इलेक्ट्रोलाइट को कुछ रसायनों के अतिरिक्त के साथ एक या तो फिल्मों के निर्माण को कम करने में सक्षम हैं, लेकिन कोई भी पूरी तरह से प्रक्रिया को रोकने में कामयाब नहीं रहा है।
जब लिथियम-आयन बैटरी को तेजी से चार्ज किया जाता है जिस पर आयन सकारात्मक इलेक्ट्रोड छोड़ रहे हैं और नकारात्मक इलेक्ट्रोड की ओर बढ़ रहे हैं, उस दर से अधिक है जिस पर नकारात्मक इलेक्ट्रोड आयनों को अवशोषित कर सकता है। ऐसे मामलों में आयन तब इलेक्ट्रोड पर धातु जमा बन जाते हैं।
सकारात्मक इलेक्ट्रोड कम तापमान पर आयनों को अवशोषित करने में विशेष रूप से खराब होता है, इसलिए तेजी से चार्जिंग और ठंडा वातावरण मिलाएं और आपको तेजी से लिथियम चढ़ाना के लिए नुस्खा मिलता है।
कम आयनों का मतलब है कम बैटरी क्षमता। अधिक चरम परिस्थितियों में बिल्डिंग बैटरी को कम करने और पूरी तरह असफल होने का कारण बन सकती है।
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