د لیتیم آیون بیټرۍ ټیکنالوژۍ اساسات

د لیتیم آئن بیټرۍ په حقیقت کې هغه ډول بریښنا نه تولیدوي چې ډیری خلک یې فکر کوي. هغه څه چې دوی یې کوي د بیرته راګرځیدونکي الیکټرو کیمیکل تعاملاتو له لارې بریښنایی انرژي ذخیره کوي ، بیا یې خوشې کوي کله چې بهرني سرکټ د جریان غوښتنه کوي. د دې په اړه ګډوډي د ډیزاین غونډو کې خورا راپورته کیږي ، په ځانګړي توګه کله چې څوک د لومړي ځل لپاره د بیټرۍ کڅوړې اندازه کولو هڅه کوي.

دوه شیان د رخصتۍ پرمهال پیښیږي. لومړی، لیتیم ایونونه د منفي الکترود (انوډ) څخه د الکترولیت او جلا کونکي له لارې مثبت الکترود (کیتوډ) ته لیږدول کیږي. دوهم، الکترونونه د بهرني سرکټ له لارې د انود څخه کیتوډ ته تیریږي، ګټور کار کوي. د چارج کولو پرمهال ، تاسو د بهرني ولټاژ په پلي کولو سره پروسه بیرته راګرځوئ چې ایونونه او برقیان مجبوروي چې مخالف لوري ته حرکت وکړي.

هغه ولتاژ چې یو حجره تولیدوي په بشپړ ډول په هغه الکترود موادو پورې اړه لري چې تاسو یې غوره کوئ او د دوی اړونده الیکټرو کیمیکل پوټینشنونه. یو تازه حجره چې په شیلف کې پرته له بار پرته ناست وي خپل خلاص-سرکیټ ولټاژ-په عموم ډول د ډیری لیتیم آئن کیمیا لپاره شاوخوا 3.6 څخه تر 3.7V پورې وښيي، که څه هم دا شمیر د چارج او تودوخې حالت پورې اړه لري. یوځل چې تاسو بار سره وصل کړئ او د جریان رسم کول پیل کړئ ، ولتاژ د داخلي مقاومت له امله راټیټیږي. دا څومره کمیږي تاسو ته د حجرو روغتیا په اړه ډیر څه وایی.

Lithium Ion Battery Technology

د لیتیم آئن ټول حجرې ورته بنسټیز عملیاتي اصول شریکوي، مګر کیمیا په پراخه کچه توپیر لري. د کیتوډ مواد په لویه کچه د حجرې د فعالیت ځانګړتیاوې- د انرژي کثافت، د بریښنا وړتیا، د سایکل ژوند، حرارتي ثبات، او لګښت ټاکي.

پرت لرونکي اکسایډ کیتوډونه لومړی سوداګریز کیمیا وه. سوني دوی بیرته په 1991 کې د LiCoO₂ (لیتیم کوبالټ آکسایډ) سره معرفي کړل ، کوم چې لاهم د مصرف کونکي بریښنایی توکو کې کارول کیږي چیرې چې د انرژي کثافت د لګښت یا خوندیتوب حاشیې څخه ډیر اهمیت لري. دا حجرې تقریبا 150-200 Wh/kg د حجرو په کچه بسته کوي. که څه هم کوبالټ ګران دی، او کیمیا د 150 درجې څخه پورته بې ثباته کیږي. موږ لیدلي چې د تودوخې تیښته په ناوړه ګټه اخیستنې حجرو کې تر 130 درجې ټیټ تودوخې کې پیل کیږي.

د ښه خوندیتوب او ټیټ لګښت لپاره چلول د 1990 لسیزې په مینځ کې د LiMn₂O₄ (لیتیم منګنیز اکسایډ) لامل شو. منګنیز ارزانه کثافات دي او د نخاعي جوړښت په طبیعي توګه ډیر مستحکم دی. دا حجرې به تر هغه وخته نه وتښتي چې تاسو په عموم ډول د 250 درجې څخه تیر شئ. معامله؟ د انرژی کثافت 100-120 Wh/kg ته راټیټیږي، او منګنیز د وخت په تیریدو سره په الکترولیت کې منحل کیږي، په ځانګړې توګه په لوړه تودوخه کې. د سایکل ژوند زیان لري - تاسو ممکن د 300-700 سایکلونو په لټه کې یاست مخکې لدې چې ظرفیت له 80٪ څخه ښکته شي.

LiFePO₄ (لیتیم اوسپنه فاسفیت) د 2001 په شاوخوا کې ښکاره شو او د خوندیتوب خبرې بدلې کړې. د زیتون جوړښت ډبره ده د تودوخې تیښته تر 270 درجې پورته نه پیښیږي، او حتی دا لږ تاوتریخوالی دی. د سایکل ژوند د پام وړ دی - 2، 000+ سایکلونه تر 80٪ ظرفیت معیاري دي، او ځینې حجرې د 5,000 دورې څخه تیر شوي. منفي اړخ ولتاژ دی: یوازې 3.2V نومول شوی، او د انرژي کثافت 90-120 Wh/kg پورې محدود دی. همدارنګه، د فاسفیت پیټینټ وضعیت د کلونو لپاره خندا وه.

NMC (لیتیم نکل منګنیز کوبالټ آکسایډ) او NCA (لیتیم نکل کوبالټ المونیم آکسایډ) د "متوازن" کیمیا په توګه راڅرګند شول. د نکل، منګنیز، او کوبالټ په مختلفو تناسبونو کې ګډولو سره-عام یې NMC 111، 532، 622، او 811 دي چیرې چې شمیرې د فلزي نسبتي مواد په ګوته کوي-تاسو کولی شئ فعالیت تنظیم کړئ. د نکل لوړ مواد د انرژی کثافت 200-250 Wh/kg ته رسوي مګر د تودوخې ثبات او د سایکل ژوند په قیمت کې. د NMC 811 حجرې کولی شي 250 Wh/kg ته زیان ورسوي مګر ډیر محتاط حرارتي مدیریت ته اړتیا لري.

د انود اړخ ته، ګرافیت د لومړۍ ورځې راهیسې معیاري دی. نظري ظرفیت 372 mAh/g دی، او سوداګریزې حجرې معمولا 340-360 mAh/g لاسته راوړي. لیتیم د چارج کولو په وخت کې د ګرافین پرتونو ترمنځ مینځ ته راځي، د ګرافیت حجم تقریبا 10٪ پراخوي. دا میخانیکي فشار د سایکل چلولو په وخت کې د ظرفیت کمولو کې مرسته کوي.

سیلیکون انوډز د شاوخوا پنځلسو کلونو لپاره "راتلونکی لوی شی" دی. د سیلیکون نظري ظرفیت 4,200 mAh/g-د ګرافیت لس چنده زیات دی. ستونزه دا ده، سیلیکون د 300٪ لخوا پراخیږي کله چې لیتیم جذبوي. دا د څو دورو وروسته انود جلا کوي. اوسنۍ کړنلارې د سلیکون منځپانګې سره د سیلیکون- ګرافیټ ترکیبونه کاروي چې په عموم ډول د 10٪ څخه کم وي ترڅو د پراختیا اداره کولو وړ وساتي. بیا هم، د لومړي-سایکل د نه بدلیدونکي ظرفیت ضایع 15-25٪ په سیلیکون لرونکي انودونو کې د 5-10٪ په مقابل کې د خالص ګرافیت لپاره.

سلنډر حجرې شاید هغه څه وي چې ډیری خلک یې انځوروي کله چې دوی فکر کوي "بیټرۍ". د 18650 بڼه (18mm قطر، 65mm اوږدوالی) وروسته له دې چې د لپ ټاپ جوړونکو د 2000 لسیزې په لومړیو کې په دې باندې معیاري کړ، هر اړخیز شو. Tesla مشهور په اصلي روډسټر کې زرګونه یې کارولي. عادي 18650 ظرفیت په کیمیا پورې اړه لري 2,000-3,500 mAh چلوي او ایا تاسو د انرژي یا بریښنا لپاره مطلوب یاست.

د 21700 نوې بڼه (21mm × 70mm) چې Tesla او Panasonic په ګډه جوړه کړې د هر حجرې - 4,000-5,000 mAh شاوخوا 50٪ ډیر انرژي وړاندې کوي. لوی قطر غیر فعال اجزاو ته د فعال موادو تناسب زیاتوي (اوسني راټولونکي، کین، خوندیتوب وسایل)، د پیک په کچه د انرژي کثافت ته وده ورکوي. د تولید لینونه باید له سره تنظیم شي، دا د دې یوه برخه ده چې ولې اخیستل یو څه وخت نیسي.

Prismatic حجرې د غوره ځای کارولو لپاره د موټرو صنعت له غوښتنې څخه راغلې. د سلنډرونو سره د بکس ډکولو او ټول خالي ځای پریښودلو پرځای، تاسو مستطیل حجرې جوړ کړئ چې په اغیزمنه توګه سټیک کوي. د اتوماتیک-د درجې پریزماتیک حجرې له 20Ah څخه تر 100Ah پورې ظرفیت لري. دوی د تودوخې-د بسته بندۍ له نقطې څخه اداره کول اسانه دي ځکه چې تاسو کولی شئ د یخولو پلیټونه په مستقیم ډول د فلیټ اړخونو په وړاندې واچوئ. نیمګړتیا دا ده چې تاسو خپلې ټولې هګۍ په لږو ټوکرونو کې لرئ-که چیرې یو لوی پریزماتیک حجره ناکامه شي، تاسو د یوې کوچنۍ سلنډر حجرې ناکامیدو په پرتله ډیر ظرفیت له لاسه ورکوئ.

پاؤچ حجرې د فلزاتو په بشپړ ډول له مینځه وړلو سره د ځای موثریت نظر نور هم اخلي. حجره په انعطاف وړ المونیم- لامینټ کڅوړه کې مهر شوې ده. دا ممکن د 10-15٪ وزن د پریزماتیک کین په پرتله خوندي کړي، او بڼه خورا انعطاف وړ ده - تاسو کولی شئ دوی هر ډول اندازه یا شکل جوړ کړئ چې غوښتنلیک ورته اړتیا لري. د EV جوړونکي دوی خوښوي ځکه چې تاسو کولی شئ دوی مستقیم په یخ کولو پلیټونو کې ذخیره کړئ. ضعف میخانیکي دی: دوی بهرنۍ کمپریشن ته اړتیا لري ترڅو د سایکل چلولو پرمهال د الکترود ډیلیمینیشن مخه ونیسي، او دوی د پنچر زیان سره ډیر زیان منونکي دي.

Lithium Ion Battery Technology

جلا کوونکی ډیر پام نه کوي، مګر دا په حقیقت کې د خوندیتوب ترټولو مهمه برخه ده. دا یو پتلی (16-25 μm په عموم ډول) سوری غشا دی چې انود او کیتوډ د لمس کولو څخه ساتي پداسې حال کې چې لیتیم آئنونو ته د تیریدو اجازه ورکوي. لومړني جلا کونکي د واحد پرت پولیټین (PE) یا پولی پروپیلین (PP) وو.

عصري لوړ{0}} د فعالیت جلا کونکي درې اړخیز جوړښتونه کاروي، په ځانګړې توګه PP/PE/PP. د PE طبقه د PP (165 درجې) په پرتله د خټکي ټیټ نقطه (135 درجې) لري. که چیرې حجره ډیر تودوخه پیل کړي، PE منحل کیږي او په سوري کې ډکوي، مخکې له دې چې د تودوخې خطرناکې کچې ته ورسیږي د ایونیک ټرانسپورټ بندوي. دې ته د تودوخې بند ویل کیږي، او دا د تودوخې تیښتې دمخه ستاسو د دفاع وروستۍ کرښه ده.

د سیرامیک - لیپت شوي جلا کونکي یو بل خوندیتوب حاشیه اضافه کوي. د الومینا یا نورو سیرامیک ذراتو یو پتلی (2-4 μm) پوښ د جلا کونکي په یوه یا دواړو اړخونو کې جوړښتي بشپړتیا ساتي حتی که پولیمر مات شي. کوټ دومره سوری دی چې ایونیک ټرانسپورټ دوام لري، مګر دا د الیکټروډ د لنډ- سرکیوټ مخه نیسي حتی د 150 درجې څخه پورته تودوخې کې. منفي اړخ یې لګښت دی-سرامیک{10}} لیپت شوي جلا کونکي د معیاري جلا کونکو قیمت 2-3× چلوي - او یو څه لوړ خنډ.

پورسیت په عموم ډول 40-50٪ پرمخ ځي. ډیر ټیټ او ایونیک مقاومت پورته کیږي، د بریښنا وړتیا محدودوي. ډیر لوړ او میخانیکي ځواک درد لري. د سوراخ اندازه ویش هم مهم دی؛ د ګورلي شمیره (د هوا د لیږد وړتیا ازموینه) یو معیاري ځانګړتیا ده. ډیری د EV درجې جلا کونکي 200-400 ثانیې / 100cc هدف کوي.

په لیتیم آئن حجره کې الکترولیت د هغه څه څخه ډیر پیچلی دی چې تاسو یې فکر کوئ. اساس جوړونه په عموم ډول د لیتیم مالګه ده-LiPF₆ (لیتیم هیکسافلووروفاسفیټ) په 95%+ حجرو کې-د عضوي کاربونیټ په ترکیب کې حل شوي. عام محلولونه شامل دي ایتیلین کاربونیټ (EC)، ډیمیتیل کاربونیټ (DMC)، ډایټیل کاربونیټ (DEC)، او ایتیل میتیل کاربونیټ (EMC).

د LiPF غلظت معمولا د 1.0 څخه تر 1.2 M (مولر) پورې وي. لوړ غلظت تر یوې نقطې پورې د ionic چالکتیا ته وده ورکوي، مګر د 1.3 M یا له دې څخه هاخوا تاسو په ټیټ تودوخې کې د مالګې اورښت پیل کړئ. LiPF₆ ستونزې لري-دا رطوبت لري-حساس او له 60 درجې څخه پورته په تخریب پیل کوي -مګر بدیلونه لکه LiBOB یا LiFSI تر اوسه د لګښت یا نورو سوداګریزو بندونو له امله بې ځایه شوي ندي.

د کاربونیټ محلول مخلوط د غوښتنلیک لپاره تنظیم شوی. EC د لوړ ډایالیکټریک ثابت او ښه SEI{1}}جوړولو ملکیتونه لري، مګر دا په 36 درجو کې کنګل کیږي. تاسو اړتیا لرئ چې دا د ټیټ-ویسکوسیټي کاربونیټ لکه DMC یا EMC سره مخلوط کړئ ترڅو د تودوخې ټیټ فعالیت وساتي. یو عادي فورمول کیدای شي EC:DMC 1:1 د حجم له مخې، یا EC:EMC 3:7 وي. دقیق تناسب ملکیت او نږدې ساتل کیږي.

اضافه کونکي هغه ځای دي چیرې چې د کیمیا ریښتیني جادو پیښیږي. عصري الکترولیتونه د وزن له مخې 2-5% د مختلف اضافه کولو وزن لري چې د SEI جوړښت بدلوي، د اضافي چارج مخه نیسي، د ګاز تولید کموي، یا د تودوخې لوړ ثبات ته وده ورکوي. Vinylene کاربونیټ (VC) په 1-2٪ کې د ګرافیت انودونو کې د SEI کیفیت ښه کولو لپاره نږدې نړیوال دی. Fluoroethylene کاربونیټ (FEC) د سیلیکون لرونکي anodes لپاره غوره کار کوي. دا مرکبات په ترجیحي ډول د لومړني چارج کولو دورې په جریان کې کموي ، په انوډ کې محافظتي پرت رامینځته کوي چې په ionically conductive مګر په بریښنایی ډول موصلیت لري.

د اضافي چارج محافظت اضافه کونکي لکه بایفینیل یا سایکلوهیکسیل بینزین د 4.5V شاوخوا پولیمیر کولو پیل کوي ، یو داخلي شنټ رامینځته کوي چې د ولتاژ نور لوړیدو مخه نیسي. دا تاسو ته یو څه محافظت درکوي که BMS ناکام شي، که څه هم په دې تکیه کول په ښکاره ډول د ډیزاین غوره تمرین نه دی.

SEI شاید د لیتیم آئن بیټرۍ عملیاتو خورا لږ پوه شوی مګر خورا مهم اړخ دی. د لومړیو څو چارج کولو دورې په جریان کې، الکترولیت اجزا د انوډ سطح سره عکس العمل ښیې، د غیر فعال کولو پرت جوړوي. دا طبقه مهمه ده: دا باید د ionically conductive وي (د لیتیم ایونونو له لارې اجازه ورکړي) مګر په بریښنایی ډول موصلیت (د الیکٹرولیټ د نور تخریب مخه ونیسي). د SEI ترکیب یو ګډوډ-په لسګونو لیتیم مالګې، عضوي مرکبات، او پولیمر ټول په یوه طبقه کې د 10-100 nm ضخامت سره مخلوط شوي.

د SEI ښه جوړښت د یوې حجرې ترمنځ توپیر دی چې 500 ځله سایکل کوي او هغه چې 3000 ځله سایکل کوي. ستونزه دا ده چې SEI جامد نه دی. دا په انوډ کې د حجم بدلونونو په جریان کې درز کوي، تازه سطحه افشا کوي چې د زیان د ترمیم لپاره ډیر الکترولیت او لیتیم مصرفوي. له همدې امله د سایکل چلولو ظرفیت له منځه ځي حتی کله چې تاسو د حجرې سره نرم یاست.

د جوړښت سایکل چلول د تولید یو مهم ګام دی. حجرې د یو یا څو ورو چارج څخه تیریږي-په کنټرول شوي تودوخې کې د اخراج دورې د لومړني SEI رامینځته کولو لپاره. د جوړونې پروتوکولونه ملکیت دي، مګر د عادي لومړي- د سایکل چارج کولو نرخونه C/20 څخه C/10 دي، او پروسه کولی شي 24-48 ساعته وخت ونیسي. تولید کونکي د جوړیدو ولتاژ محدودیتونه ، تودوخې ، د آرام دورې ، او د بایسکل چلولو نمونې غوره کوي ترڅو خورا مستحکم SEI تولید کړي. د دې غلط ترلاسه کول تاسو د سایکل ژوند لګښت کوي.

د کیلنڈر زوړتیا-د وړتیا له لاسه ورکول حتی کله چې حجره یوازې هلته ناست وي-په لویه کچه د SEI پدیده هم ده. SEI په خلاص سرکټ کې ورو وده کوي، د سایکل وړ لیتیم مصرفوي. د لوړ چارج او لوړې تودوخې په حالت کې ذخیره کول دا ګړندي کوي. په 100٪ SOC او 60 درجو کې زیرمه شوي حجره ممکن په کال کې 20٪ ظرفیت له لاسه ورکړي، پداسې حال کې چې ورته حجره په 50٪ SOC او 25 درجو کې ممکن 3٪ له لاسه ورکړي.

د لیتیم آئن حجرې د ډیر چارج، ډیر{0}} خارجیدو، او په نامناسب تودوخې کې چارج کولو سره حساس دي. له همدې امله هر څو- سیل بیټرۍ کڅوړه BMS (د بیټرۍ مدیریت سیسټم) ته اړتیا لري.

د چارج کولو معیاري طریقه ثابت اوسني/مستقل ولتاژ (CC-CV) دی. د CC پړاو په جریان کې، تاسو د ډیرو حجرو لپاره په ثابت نرخ کې حجرې ته جریان فشاروئ-په عموم ډول د 0.5C څخه تر 1C پورې، پداسې حال کې چې ځینې لوړ-د بریښنا حجرې کولی شي 3C یا ډیر کنټرول کړي. ولتاژ لوړیږي لکه څنګه چې د حجرو چارج کیږي. کله چې ولتاژ پورتنۍ حد ته ورسیږي (د ډیری کیمیا لپاره 4.2V، د LFP لپاره 3.65V، 4.3V یا 4.35V د ځینې لوړ انرژی NMC ډولونو لپاره)، تاسو د CV حالت ته لاړ شئ. اوسنۍ ټیپرونه کله چې حجره بشپړ چارج ته نږدې کیږي بندیږي، معمولا کله چې جریان د C/20 یا C/50 څخه ټیټ شي بندیږي.

ګړندی چارج کول خورا پیچلي دي. د لوړ چارج نرخونه په انود کې د لیتیم پلیټینګ ګړندی کوي، کوم چې خطرناک دی- فلزي لیتیم خورا فعال دی او کولی شي د داخلي شارټونو یا ډینډرایټ رامینځته کیدو لامل شي چې جلا کونکي ته ننوځي. په خوندي توګه د چټک-چارج کولو لپاره، تاسو اړتیا لرئ پوه شئ چې ولتاژ، اوسنی، او تودوخه څنګه د لیتیم پلیټینګ پیل شرایطو سره تعامل کوي.

مسله دا ده چې تاسو نشئ کولی د لیتیم پلیټینګ په مستقیم ډول په مهر شوي حجره کې اندازه کړئ. تاسو باید دا د نورو سیګنالونو څخه اټکل کړئ. یوه طریقه د لیتیم فلزي حوالې په مقابل کې د انود احتمالي تعقیب کول دي. که د انود پوټینشن د 0V په مقابل کې د Li/Li⁺ څخه ښکته وي، پلیټ کول واقع کیږي. ستونزه دا ده، ډیری سوداګریزې حجرې د حوالې الکترودونه نلري.

د ګړندي چارج کولو پرمهال د تودوخې زیاتوالی هم مهم دی. یو حجره چې په 2C کې چارج کیږي ممکن د خپل داخلي تودوخې 15-20 درجې لوړوالی وګوري حتی د فعال یخولو سره هم. په سړه تودوخه کې، دا په حقیقت کې ګټور دی- یو سړه حجره (وایی -10 درجې) د بریښنا ضعیف وړتیا لري، مګر که تاسو کولی شئ په منځنۍ کچه (0.5C) چارج کولو سره ګرم کړئ، فعالیت ښه کیږي. ځینې EVs په حقیقت کې دا په هدف ترسره کوي: په سړه هوا کې ، دوی به د بیټرۍ ګرمولو لپاره یو لنډ لوړ اوسني چارج نبض چلوي مخکې لدې چې چلوونکی د سرعت لپاره د لوړ ځواک غوښتنه وکړي.

د حجرو توازن اړین دی ځکه چې په لړۍ کې حجرې هیڅکله په بشپړ ډول سره نه وي. د تولید زغم، د ځان- د خارجیدو نرخونو کې کوچني توپیرونه، او په ټول بسته کې د حرارتي درجې د ولتاژ د زیاتوالي لامل کیږي. که تاسو د بیلانس پرته د سلسلې تار چارج کړئ، ځینې حجرې د نورو په وړاندې د لوړ ولتاژ حد ته زیان رسوي. قوي حجرې کم چارج کیږي، کمزورې حجرې ډیر چارج کیږي، او فعالیت یې زیانمن کیږي.

غیر فعال توازن د لوړ ولتاژ حجرو څخه د انرژی د وینی ورکولو لپاره مقاومت کونکي کاروي. دا ساده او ارزانه دی مګر د تودوخې په توګه انرژي ضایع کوي. فعال توازن د DC-DC کنورټرونه یا کپیسیټرونه کاروي ترڅو انرژي له لوړو حجرو څخه ټیټ حجرو ته انتقال کړي. ډیر اغیزمن، ډیر پیچلي، ډیر ګران. د 400V EV پیک لپاره، غیر فعال توازن ممکن په دوامداره توګه 50-100W ضایع کړي، کوم چې د موټر چلولو ځواک په پرتله د پام وړ دی مګر د وخت په تیریدو سره اضافه کیږي.

Lithium Ion Battery Technology

د لیتیم آئن حجرو کې د تودوخې تولید له دریو سرچینو څخه راځي: نه بدلیدونکي تودوخه (د داخلي مقاومت څخه جول تودوخه)، د بیرته راګرځیدونکي تودوخې (د بریښنا کیمیاوي تعامل د انټروپي بدلون)، او د اړخ غبرګون څخه تودوخه. په ټیټ او متوسط C- نرخونو کې، د بیرته راګرځیدونکي تودوخې حاکمیت. د لوړ C- نرخونو کې، نه بدلیدونکی تودوخه په غاړه اخلي.

د بیرته راګرځیدونکي تودوخې اصطلاح په زړه پوري ده ځکه چې دا د SOC پورې اړه لري نښه بدلوي. د ډیری لیتیم آئن کیمیا لپاره، چارج کول په ټیټ SOC کې تودوخه تولیدوي مګر په لوړه SOC کې تودوخه جذبوي. خارج کول برعکس کار کوي. د کراس اوور نقطه په عموم ډول د 50-60٪ SOC شاوخوا ده. له همدې امله تاسو ممکن وګورئ چې د حجرو تودوخه واقعیا د چارج کولو وروستي مرحلې په جریان کې راټیټیږي که چیرې اوسنی کافي ټیټ وي.

داخلي مقاومت د تودوخې، SOC، او عمر سره توپیر لري. په 25 درجو کې، یو تازه 18650 حجره ممکن د 40-60 ملیون DC مقاومت ولري. په -20 درجو کې، دا کولی شي 200-300 ملیون ته لاړ شي. له همدې امله د سړې هوا EV لړۍ په ډراماتیک ډول راټیټیږي. نه یوازې کیمیا په ټیټه تودوخه کې ورو کیږي، بلکې د داخلي مقاومت زیاتوالی پدې معنی دی چې د بیټرۍ ډیره انرژي د حجرو دننه د تودوخې په توګه ضایع کیږي.

د حرارتي تیښتې حد په کیمیا پورې اړه لري. د NMC حجرو لپاره، exothermic تخریب غبرګونونه د 180-220 درجې شاوخوا پیل کیږي. یوځل چې پیل شي، د تودوخې درجه په هر ثانیه کې 10-50 درجې ته لوړیږي، 800 درجې یا لوړ ته رسیږي. LFP ډیر خوندي دی؛ د تودوخې تیښتې پیل 270 درجې + دی او اعظمي تودوخه یې ټیټه ده.

په کڅوړه کې د حجرو تر مینځ تکثیر اصلي خطر دی. که یو حجره د تودوخې تیښتې ته لاړ شي، دا خپل ګاونډیان ګرموي. ایا د ګاونډیو حجرې هم له منځه ځي د یخولو وړتیا، د حجرو فاصله، او موصلیت پورې اړه لري. د UL 9540A د تکثیر ازموینه دا د یوې حجرې د تودوخې تیښتې ته په جبري کولو او نظارت کوي چې ایا نږدې حجرې تعقیبوي. ښه بسته ډیزاین د یوې حجرې ناکامي یا لږترلږه یو کوچني ماډل لري.

د یخولو تګلارې توپیر لري. د هوا یخ کول خورا ساده دي-په حجرو یا بسته کې هوا وهل. د ټیټ بریښنا کثافت غوښتنلیکونو لکه PHEVs یا د انرژي ذخیره کولو سیسټمونو لپاره سم کار کوي. د لوړ فعالیت EVs لپاره د مایع یخ کول اړین دي. ډیری ډیزاینونه د 50:50 اوبو- ګلایکول مخلوط کاروي په یوه دقیقه کې 10-25 لیټره د یخ پلیټونو یا یخولو چینلونو له لارې. د داخلي حرارت درجه معمولا د 20-35 درجو پورې کنټرول کیږي. د بیټرۍ پیک د تودوخې درجه باید د 5 درجې اعظمي څخه تر دقیقې لاندې پاتې شي ترڅو د ګرمو حجرو د ګړندي عمر څخه مخنیوی وشي.

ځینې تجربوي ډیزاینونه د یخچال یخولو، په ډایالټریک مایع کې ډوبولو یخ کول، یا د پړاو-بدلون مواد کاروي. یخ کول کولی شي ډیر تودوخه وباسي مګر ډیر پیچلي AC سیسټم ته اړتیا لري. د ډوبیدو یخ کول د تودوخې لیږد غوره کوفیفیټونه لري (500-2,000 W/m²K په مقابل کې 50-150 W/m²K د غیر مستقیم مایع یخولو لپاره) مګر سیل کول او د مایع مطابقت ننګونې دي. PCMs په غیر فعال ډول کار کوي مګر اړتیا لري چې په پای کې ذخیره شوي تودوخه رد کړي، نو دوی په عمده توګه د چټک چارج یا سخت سرعت په وخت کې د انتقالي یخولو سره مرسته کوي.

د ظرفیت ضعیف او د خنډ وده د تخریب دوه اصلي میکانیزمونه دي. دا د ډیری مختلف فزیکي او کیمیاوي پروسو له امله رامینځته کیږي چې په ورته وخت کې پیښیږي.

د anode اړخ کې، د SEI وده د سایکل وړ لیتیم او الکترولیت مصرفوي، مقاومت زیاتوي. د ګرافیت اکسفولیشن هغه وخت واقع کیدی شي که چیرې حجره د ګرافیت په سطحه د لیتیم پلیټونو د انټرکلیټ کولو پرځای په ټیټ تودوخې کې چارج شي، او کله چې په پای کې انټرکلیټ شي، دا د ګرافیت جوړښت جلا کوي. دا اکثرا نه بدلیدونکی دی. په لوړه تودوخه کې د باندر تخریب د ذراتو ترمینځ د بریښنایی تماس له لاسه ورکولو لامل کیږي.

د کیتوډ تخریب کې د لیږد فلزي تحلیل شامل دي (په ځانګړې توګه په LMO کې منګنیز یا منګنیز{0}} چې NMC لري)، د تکرار لیتیم داخلولو/استخراج څخه ساختماني بدلونونه، او په لوړ- نکل کیتوډونو کې د سطحې بیا رغونه شامل دي. منحل شوي لیږدونکي فلزات انود ته مهاجرت کوي چیرې چې دوی د SEI وده هڅوي، نو د کیتوډ تخریب په غیر مستقیم ډول د انود تخریب ګړندی کوي.

د الکترولیت تخریب او د ګاز تولید په لوړ ولتاژ او لوړه تودوخه کې لویې ستونزې دي. عام ګازونه د کاربونیټ له تخریب څخه CO₂، CO، او مختلف هایدرو کاربنونه شامل دي. په کڅوړه حجرو کې، تاسو به کڅوړه په ښکاره ډول پړسوب وګورئ. په سلنډر یا پریزماتیک حجرو کې چې په سختو قضیو کې وي، فشار تر هغه وخته پورې جوړیږي چې د خوندیتوب وینټ خلاصیږي (معمولا په 10-15 بار کې).

د لیتیم انوینٹری له لاسه ورکول یو لوی فاډ میکانیزم دی. هرکله چې SEI وده کوي یا د لیتیم پلیټونه په انود کې په نه بدلیدونکي ډول بدلیږي ، یو څه لیتیم د سایکل وړ لیتیم له حوض څخه ایستل کیږي. په نهایت کې تاسو وتښتئ او ظرفیت راټیټیږي.

ناڅاپه ناکامي د داخلي شارټونو څخه واقع کیدی شي. ډیری شارټونه کوچني پیل کوي-کوچنۍ فلزي ذره جلا کوونکی پنکچر کوي، یا د لیتیم ډینډرایټ له لارې وده کوي. لنډ یو ګرم ځای رامینځته کوي ، کوم چې په ځایی توګه تخریب ګړندی کوي ، کوم چې لنډ خراب کوي ، او تاسو مثبت فیډبیک لوپ ترلاسه کوئ. ځینې وختونه حجره ځان- روغوي که لنډ خولۍ پخپله خلاص شي. نور وختونه دا د تودوخې تیښتې ته وده ورکوي.

د نوکانو د ننوتلو ازموینې (د چارج شوي حجرې له لارې د فولادو کیل جبري کول) د ناوړه ګټه اخیستنې معیاري ازموینه ده. د LFP حجرې عموما د نوکانو د ننوتلو څخه حرارتي تیښتې ته نه ځي. د NMC حجرې اکثرا ترسره کوي، که څه هم د غوره جلا کونکو او ټیټې ځانګړې انرژۍ سره ډیزاین ځینې وختونه تیریږي.

شکل 5 د څو کیمیا لپاره د سایکل شمیره په مقابل کې د سایکل شمیره شکل د متوسط سایکل چلولو شرایطو لاندې (1C چارج/ډیسچارج، 25 درجې، 100٪ DOD).

تاسو نشئ کولی په مستقیم ډول اندازه کړئ چې څومره انرژي په لیتیم آئن حجره کې ده. تاسو باید دا د نورو اندازه کولو څخه اټکل کړئ: ولتاژ، اوسنی، او تودوخه.

د SOC د اندازې ساده طریقه د ولتاژ- پر بنسټ ده. هر کیمیا د SOC منحنی په مقابل کې د خلاص- سرکټ ولتاژ ځانګړتیا لري. ولتاژ اندازه کړئ وروسته له دې چې حجره د یو څه وخت لپاره آرام شي (تر څو د داخلي مقاومت له تخریب څخه انتقالي ولتاژ راټیټ شي)، دا د OCV وکر کې وګورئ، او تاسو SOC پیژنئ. ستونزه دا ده، تاسو په ندرت سره د سیل لپاره وخت لرئ چې په ریښتینې غوښتنلیکونو کې آرام کړئ.

د کولمب شمیرنه معیاري طریقه ده. تاسو د وخت په تیریدو سره اوسني مدغم کړئ ترڅو چارج دننه او بهر تعقیب کړئ. که تاسو په پیژندل شوي SOC کې پیل کوئ، تاسو کولی شئ په هر وخت کې نوی SOC محاسبه کړئ. دقت ستاسو په اوسني سینسر پورې اړه لري (± 0.5٪ معمول دی) او د ریښتیني ظرفیت پوهیدل. تېروتنې د وخت په تیریدو سره راټولیږي، نو تاسو اړتیا لرئ چې په دوره توګه د بشپړ چارج یا خارج کیدو دورې په ترسره کولو سره بیاکتنه وکړئ.

د موډل- پر بنسټ میتودونه د مساوي سرکټ ماډل یا د حجرې الیکټرو کیمیکل ماډل کاروي. تاسو د ترمینل ولټاژ او اوسني اندازه کوئ، د خپل ماډل له لارې یې چلوئ، او د SOC په شمول داخلي حالتونه استخراج کړئ. پراخ شوي کلمان فلټرونه یا ورته دولتي څارونکي عام دي. دا طریقې خورا دقیقې کیدی شي (± 2٪ SOC تېروتنه) مګر ښه ماډلونو او د پام وړ کمپیوټري سرچینو ته اړتیا لري.

د SOH اټکل خورا سخت دی ځکه چې تاسو د تخریب اندازه کولو هڅه کوئ، کوم چې ورو او تدریجي دی. د ظرفيت له منځه تلل او د خنډ وده ضروري نه ده چې د يو بل سره په خطي توګه يا د دورې شمېرنې سره تړاو ولري. هغه حجره چې ګړندۍ وي-ډیر چارج شوی وي ممکن لوړ خنډ ولري مګر یوازې د معتدل ظرفیت ټیټ وي. هغه حجره چې په لوړه SOC/تودوخې کې زیرمه شوې وي ممکن د پام وړ ظرفیت له مینځه ویسي مګر په نسبي ډول د کم خنډ وده.

د صنعت تمرین د ظرفیت پراساس SOH تعریف کول دي: یو حجره د خپل اصلي ظرفیت 80٪ 80٪ SOH کې وي، او دا اکثرا د EV غوښتنلیکونو لپاره د ژوند-پای- ګڼل کیږي. حجره لاهم کار کوي، مګر حد 20٪ راټیټ شوی. د انرژي ذخیره کولو غوښتنلیکونو لپاره ، حجرې ممکن د 60-70٪ SOH پورې وکارول شي.

ځینې BMSs په دوره توګه د ظرفیت معاینه کوي{0}} په بشپړ ډول بیټرۍ په ټیټ نرخ کې خارجیږي او اندازه کوي چې څومره انرژي بهر ته راځي. دا دقیق مګر مداخله ده (بیټرۍ د ازموینې پرمهال شتون نلري) او ساعتونه وخت نیسي. نورې کړنلارې هڅه کوي په غیر مستقیم ډول د ولتاژ منحنی، د خنډ اندازه کولو، یا کولمبیک موثریت څخه د ظرفیت اټکل وکړي.

داخلي مقاومت د اوسني نبض په پلي کولو او د ولتاژ غبرګون اندازه کولو سره اندازه کیدی شي، یا په مختلفو فریکونسیو کې د کوچني AC سیګنال انجیک کولو سره (د الکترو کیمیکل امپیډنس سپیکٹروسکوپي). EIS ډیر معلومات ورکوي مګر ځانګړي هارډویر ته اړتیا لري چې په ندرت سره په سوداګریز BMSs کې شتون لري.

Lithium Ion Battery Technology

کله چې د EV بیټرۍ د ژوند پای-- ته ورسیږي (په عموم ډول د اصلي ظرفیت 70-% 80)، دا لاهم د لږ تقاضا غوښتنلیکونو لپاره په بشپړه توګه کار کوي. د دوهم ژوند بیټرۍ کارول د سټیشنري انرژي ذخیره کولو لپاره کرشن ترلاسه کوي.

اقتصاد پیچلی دی. تاسو باید د متقاعد کڅوړه ازموینه وکړئ، په بالقوه توګه یې بیا جوړ کړئ (BMS، کولنګ سیسټم، یا خراب شوي ماډلونه بدل کړئ)، د نوي غوښتنلیک لپاره تصدیق کړئ، او تضمین چمتو کړئ. دا ټول پیسې مصرفوي. د دوهم-ژوند د معنی ورکولو لپاره، رغول شوی بسته باید د سټیشنري غوښتنلیک لپاره ډیزاین شوي نوي بسته څخه د پام وړ کم لګښت ولري. لګښتونه ماتیږي حتی که بیارغونه د نوي کڅوړې لګښت له 40-50٪ څخه کم وي ، پدې پورې اړه لري چې د چا تحلیل تاسو باور لرئ.

د تقاعد شوي حجرو ازموینه غیر-کوچنۍ ده. یو ماډل ممکن په سلسله کې سل حجرې ولري- موازي. تاسو نشئ کولی په اسانۍ سره دوی په انفرادي ډول ازموینه وکړئ. تاسو کولی شئ ماډل د واحد په توګه و ازموئ، مګر یو خراب حجره کولی شي ځان ماسک کړي. د تخریب ځینې طریقې د ویجاړونکي ازموینې پرته موندل ګران دي. د مسؤلیت پوښتنه هم شتون لري: که د یوې ثانیې- ژوند بیټرۍ اور واخلي، څوک مسؤل دی؟

ریسایکل کول د ژوند د لارې- وروستۍ پای دی. اوسنۍ لویه- پیمانه ریسایکل کول د پیرومیټالرجي (سمیلینګ) یا هایدرومیټالورجي (کیمیاوي لیچنګ) څخه کار اخلي. Pyrometallurgy ساده ده مګر لږ انتخابي ده Hydrometallurgy کولی شي انفرادي فلزات په لوړ پاکوالي کې بیرته ترلاسه کړي مګر ډیرو ګامونو ته اړتیا لري او کیمیاوي کثافات تولیدوي.

د ریسایکل کولو اقتصاد په پراخه کچه د فلزي نرخونو پورې اړه لري. کوبالټ ارزښتناک دی (نږدې $30$-40/kg په تاریخي ډول، که څه هم قیمتونه په بې ساري ډول بدلیږي)، نو د کوبالټ بډایه کیمیاوي ریسایکل کول له اقتصادي پلوه ګټور دي. نکل په پیمانه د ریسایکل کولو ارزښت لري. منګنیز، اوسپنه، او المونیم کم- ارزښت لرونکي فلزات دي، نو له دې امله د ری سائیکل کول په اصل کې د ځمکې د ډکولو څخه د ساتلو لپاره معنی لري. لیتیم په زړه پورې دی - دا په ځانګړي ډول په هر کیلوګرام کې ارزښت نلري، مګر د اکمالاتو محدودیتونه بیا رغونه په زړه پوري کوي.

مستقیم ریسایکل کول-د بیټرۍ جلا کول او د کیتوډ یا انود موادو بیا کارول په مستقیم ډول پرته له دې چې فلزي مالګو ته یې مات کړي-د څیړنې ګرمه ساحه ده. که تاسو د کیتوډ پاؤډر د کارونې وړ بڼه کې بیرته ترلاسه کولی شئ، تاسو به د کیتوډ ترکیب انرژي او لګښت خوندي کړئ. په ننګونو کې د اوسني راټولونکو او باینڈرونو څخه د فعال موادو جلا کول، او د دې حقیقت سره معامله کول شامل دي چې بیا کارول شوي مواد د مختلفو تولیدونکو، عمرونو او کیمیاوي حجرو مخلوط دی.