لیتھیم آئن بیٹریوں کا منفی/مثبت تناسب ایک کلیدی ڈیزائن پیرامیٹر ہے، جو بیٹری کی صلاحیت کے ڈیزائن میں مثبت الیکٹروڈ مواد کے نسبت منفی الیکٹروڈ مواد کی صلاحیت کا تناسب ہے۔
1 تعریف اور حساب کتاب کا طریقہ
N/P تناسب کو عام طور پر منفی الیکٹروڈ کی صلاحیت کے مثبت الیکٹروڈ کی گنجائش کے تناسب کے طور پر بیان کیا جاتا ہے، اس بات کو یقینی بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے کہ منفی الیکٹروڈ مواد میں چارجنگ کے دوران مثبت الیکٹروڈ مواد سے جاری ہونے والے لیتھیم آئنوں کو قبول کرنے کی کافی صلاحیت ہے۔ حساب کتاب کا فارمولا ہے:
N/P=منفی الیکٹروڈ ایکٹیو میٹریل گرام کی گنجائش x منفی الیکٹروڈ سطح کی کثافت x منفی الیکٹروڈ ایکٹیو میٹریل مواد کا تناسب ÷ (مثبت الیکٹروڈ ایکٹیو میٹریل گرام کی گنجائش x مثبت الیکٹروڈ سطح کی کثافت x مثبت الیکٹروڈ فعال میٹریل کا تناسب)
2 متاثر کرنے والے عوامل
پہلا اثر:پہلی کولمبک کارکردگی سے مراد ہے، جو مثبت اور منفی الیکٹروڈ کی اصل صلاحیت کو متاثر کرتی ہے۔ مادی فراہم کنندگان سے حاصل کردہ گرام کی صلاحیت کا ڈیٹا اکثر فعال مادہ کی نصف برقی گرام صلاحیت پر غور کرتا ہے، جب کہ اصل مکمل سیل گرام کی صلاحیت بھی کنڈکٹیو ایجنٹس، چپکنے والے، کرنٹ کلیکٹر، الگ کرنے والے، الیکٹرولائٹس وغیرہ جیسے عوامل سے متاثر ہوتی ہے۔ ، اصل مکمل سیل گرام کی گنجائش اور ڈیزائن گرام کی گنجائش کے درمیان فرق ہے۔
اسمبلی کا عمل:بیلناکار اور مربع بیٹریوں کے درمیان N/P تناسب کے ڈیزائن میں فرق ہے، بنیادی طور پر مثبت اور منفی الیکٹروڈ پلیٹوں کے درمیان رابطے کی تنگی کی وجہ سے۔
کیمیائی تبدیلی کا عمل:کیمیائی تبدیلی کا عمل N/P تناسب کو بھی متاثر کرتا ہے، کیونکہ یہ پہلے اثر کو متاثر کرتا ہے اور اس طرح گرام کی صلاحیت کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے۔
سائیکل کی کارکردگی:سائیکل کی زندگی بیٹری کی کارکردگی کی پیمائش کے لیے اہم اشارے میں سے ایک ہے۔ اگر مثبت الیکٹروڈ تیزی سے زوال پذیر ہو جاتا ہے، تو N/P تناسب کو کم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جانا چاہیے، جس سے مثبت الیکٹروڈ کو کم چارج خارج ہونے والی حالت میں رکھا جائے؛ اس کے برعکس، اگر منفی الیکٹروڈ تیزی سے زوال پذیر ہوتا ہے، تو N/P تناسب کو زیادہ ڈیزائن کیا جانا چاہیے تاکہ منفی الیکٹروڈ کو کم چارج خارج ہونے والی حالت میں رکھا جائے۔
سیکورٹی:سیکیورٹی لوپ کی کارکردگی سے زیادہ اہم اشارے ہے۔ N/P تناسب کے ڈیزائن کو نہ صرف تیار شدہ پروڈکٹ کی حفاظتی کارکردگی پر غور کرنا چاہیے، بلکہ پری چارجنگ کے دوران بیٹری کے خلیوں میں لتیم جمع ہونے اور گرمی پیدا ہونے سے بھی بچنا چاہیے۔
3 بیٹری کی کارکردگی پر اثر
N/P تناسب بہت زیادہ:
ضرورت سے زیادہ منفی الیکٹروڈ ڈسچارج منفی الیکٹروڈ کی اتلی چارجنگ اور ڈسچارج اور مثبت الیکٹروڈ کی گہری چارجنگ اور ڈسچارج کا سبب بن سکتا ہے۔
مکمل طور پر چارج شدہ منفی الیکٹروڈ لتیم جمع کرنے کا کم خطرہ ہے (کچھ مواد جیسے نرم اور سخت کاربن اور LTO مواد بھی لتیم جمع نہیں کرتے ہیں)، اسے محفوظ بناتے ہیں۔
لیکن مثبت الیکٹروڈ کی آکسیکرن حالت میں اضافہ دراصل حفاظتی خطرات کو بڑھاتا ہے۔
منفی الیکٹروڈ کے غیر تبدیل شدہ ابتدائی اثر کی وجہ سے، زیادہ حصے کو رد عمل ظاہر کرنے کی ضرورت ہے، اور اسی وقت، حرکیات کے اثر و رسوخ کی وجہ سے، مثبت الیکٹروڈ کی صلاحیت کم ہوگی۔
مثبت الیکٹروڈ مواد کی آکسیکرن حالت میں اضافہ فوائل سے مثبت الیکٹروڈ پاؤڈر کی لاتعلقی، الگ کرنے والے کے زرد ہونے، اندرونی مزاحمت میں اضافہ، اور اعلی درجہ حرارت کے حالات میں چکراتی ناکامی کا باعث بن سکتا ہے۔
N/P تناسب بہت کم:
منفی الیکٹروڈ کی ناکافی صلاحیت چارجنگ کے دوران مثبت الیکٹروڈ سے خارج ہونے والے اضافی لیتھیم آئنوں کو منفی الیکٹروڈ کی سطح پر تیز کرنے اور لیتھیم ڈینڈرائٹس بنانے کا سبب بن سکتی ہے، جو بیٹری میں آسانی سے اندرونی شارٹ سرکٹ کا سبب بن سکتی ہے اور اس کی حفاظت کی کارکردگی کو متاثر کر سکتی ہے۔
جاری کردہ اضافی Li منفی الیکٹروڈ کی سطح پر لتیم نمکیات کے جمع ہونے کے لیے ایک Li ذریعہ فراہم کرتا ہے، اور لتیم نمکیات کا مسلسل جمع ہونا سائیکلنگ کی ناکامی کا باعث بنتا ہے۔
4 عملی ایپلی کیشنز میں غور و فکر
گریفائٹ منفی الیکٹروڈ بیٹریاں:N/P تناسب عام طور پر 1 سے زیادہ ہوتا ہے۔ ڈیزائن کرتے وقت، عمل کی صلاحیت پر غور کیا جانا چاہئے، جیسے کوٹنگ انحراف۔
لتیم ٹائٹینیٹ منفی الیکٹروڈ بیٹری:ایک مثبت الیکٹروڈ اضافی ڈیزائن کو اپناتے ہوئے، بیٹری کی صلاحیت کا تعین لیتھیم ٹائٹینیٹ منفی الیکٹروڈ کی صلاحیت سے کیا جاتا ہے۔ مثبت الیکٹروڈ کا ضرورت سے زیادہ ڈیزائن بیٹری کی اعلی درجہ حرارت کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے فائدہ مند ہے، کیونکہ زیادہ درجہ حرارت والی گیس بنیادی طور پر منفی الیکٹروڈ سے آتی ہے۔ جب مثبت الیکٹروڈ کو ضرورت سے زیادہ ڈیزائن کیا جاتا ہے تو، منفی الیکٹروڈ کی صلاحیت کم ہوتی ہے، جس سے لیتھیم ٹائٹینیٹ کی سطح پر SEI فلم بنانا آسان ہو جاتا ہے۔
5 متحرک تغیر
N/P تناسب متحرک طور پر تبدیل ہونے والا پیرامیٹر ہے۔ بیٹری کے چارجنگ/ڈسچارجنگ سائیکل کے دوران، مثبت اور منفی الیکٹروڈز کی الٹ جانے والی مخصوص صلاحیت اور/یا الیکٹروڈ ایکٹیو میٹریل کے منفی ماس بوجھ میں تبدیلیاں N/P تناسب میں مسلسل تغیرات کا باعث بن سکتی ہیں۔ اس کے علاوہ، پوری بیٹری کی ابتدائی ناقابل واپسی صلاحیت، چارجنگ کٹ آف وولٹیج، موجودہ کثافت، محیط درجہ حرارت، اور بیٹری کی عمر بڑھنے جیسے عوامل بھی N/P تناسب میں تبدیلیوں کو متاثر کر سکتے ہیں۔
لیتھیم آئن بیٹریوں کا N/P تناسب بیٹری ڈیزائن میں ایک اہم اور پیچیدہ پیرامیٹر ہے۔ پوری بیٹری کے N/P تناسب کو ڈیزائن کرنے سے پہلے، بیٹری کی کارکردگی اور حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے، کیتھوڈ اور اینوڈ مواد کے ساتھ ساتھ N/P تناسب کو متاثر کرنے والے مختلف عوامل کو مکمل طور پر سمجھنا ضروری ہے۔