ہر قسم کی لتیم بیٹری مختلف حالتوں اور ماحولیاتی پیرامیٹرز کے تحت ایک بہترین چارجنگ کرنٹ رکھتی ہے۔ لہذا، بیٹری کی ساخت کے نقطہ نظر سے، وہ کون سے عوامل ہیں جو اس بہترین چارجنگ ویلیو کو متاثر کرتے ہیں۔
چارج کرنے کا مائیکرو عمل
لیتھیم بیٹریوں کو "راکنگ چیئر" بیٹریوں کے نام سے جانا جاتا ہے، جہاں چارج شدہ آئن مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے درمیان حرکت کرتے ہیں، چارج کی منتقلی کو مکمل کرتے ہیں اور بیرونی سرکٹس کو بجلی فراہم کرتے ہیں یا بیرونی ذرائع سے چارج کرتے ہیں۔ تفصیلی چارجنگ کے عمل کے دوران، بیٹری کے شمالی اور جنوبی قطبوں پر ایک بیرونی وولٹیج لگایا جاتا ہے، اور لیتھیم آئن مثبت الیکٹروڈ ڈیٹا سے الگ ہو کر الیکٹرولائٹ میں داخل ہوتے ہیں۔ ایک ساتھ، اضافی الیکٹران مثبت الیکٹروڈ کرنٹ کلیکٹر سے گزرنے اور ایک بیرونی سرکٹ کے ذریعے منفی الیکٹروڈ کی طرف جانے کے لیے پیدا ہوتے ہیں۔ لتیم آئن الیکٹرولائٹ میں مثبت الیکٹروڈ سے منفی الیکٹروڈ میں منتقل ہوتے ہیں، رکاوٹوں سے گزرتے ہیں اور منفی الیکٹروڈ تک پہنچ جاتے ہیں؛ منفی الیکٹروڈ کی سطح پر SEI فلم کو منفی الیکٹروڈ گریفائٹ کے تہہ دار ڈھانچے میں شامل کریں اور الیکٹرانوں کے ساتھ جوڑیں۔
بیٹری کا ڈھانچہ جو آئنوں اور الیکٹرانوں کے پورے آپریشن کے دوران چارج کی منتقلی کو متاثر کرتا ہے، چاہے الیکٹرو کیمیکل ہو یا جسمانی، تیزی سے چارجنگ کے فنکشن پر اثر ڈالے گا۔
تیز چارجنگ، بیٹری کے مختلف حصوں کی ضروریات
بیٹریوں کے بارے میں، اگر ہم ان کی طاقت کی کارکردگی کو بہتر بنانا چاہتے ہیں، تو ہمیں بیٹری کے تمام پہلوؤں میں سخت محنت کرنے کی ضرورت ہے، بشمول مثبت الیکٹروڈ، منفی الیکٹروڈ، الیکٹرولائٹ، رکاوٹیں، اور ساختی منصوبہ بندی۔
مثبت الیکٹروڈ
درحقیقت، تقریباً تمام قسم کے مثبت الیکٹروڈ مواد کو تیزی سے چارج کرنے والی بیٹریاں بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جن بنیادی افعال کو یقینی بنانے کی ضرورت ہے ان میں چالکتا (اندرونی مزاحمت کو کم کرنا)، بازی (رد عمل کی حرکیات کو یقینی بنانا)، عمر (بغیر وضاحت)، حفاظت (بغیر وضاحت)، اور مناسب پروسیسنگ افعال (سطح کے رقبے سے زیادہ بڑے نہیں، ضمنی ردعمل کو کم کرنا، اور حفاظت کی خدمت) شامل ہیں۔
بلاشبہ، ان مسائل میں اختلافات ہو سکتے ہیں جن کو ہر قسم کی تفصیلی معلومات کے لیے حل کرنے کی ضرورت ہے، لیکن ہمارا مشترکہ مثبت الیکٹروڈ ڈیٹا ان تقاضوں کو اصلاح کے سلسلے کے ذریعے پورا کر سکتا ہے، لیکن مختلف مواد میں بھی اختلافات ہوتے ہیں:
A. لتیم آئرن فاسفیٹ چالکتا اور کم درجہ حرارت سے متعلق مسائل کو حل کرنے پر زیادہ توجہ دے سکتا ہے۔ کاربن کوٹنگ، اعتدال پسند نینو میٹریلائزیشن (نوٹ، یہ اعتدال پسند ہے، یقینی طور پر باریک ذرات کے بہتر ہونے کی سادہ سی منطق نہیں ہے)، اور آئن کنڈکٹرز بنانے کے لیے ذرات کی سطح کا علاج کرنا سب سے عام حکمت عملی ہیں۔
B. بذات خود ٹرنری ڈیٹا کی چالکتا اب نسبتاً اچھی ہے، لیکن اس کی رسپانس ایکٹیویٹی بہت زیادہ ہے، اس لیے ٹرنری ڈیٹا کے لیے نینو میٹریلائزیشن آپریشنز سے گزرنا نایاب ہے (نانو میٹریلائزیشن ڈیٹا کے افعال کی ترقی کے لیے کوئی علاج نہیں ہے، خاص طور پر بیٹریوں کے میدان میں، بعض اوقات بہت سے منفی اثرات ہوتے ہیں)۔ حفاظت اور دبانے والے (اور الیکٹرولائٹ) ضمنی اثرات پر زیادہ زور دیا جاتا ہے، آخر کار، حفاظت اب ٹرنری ڈیٹا کی ایک اہم لائف لائن ہے، بیٹری کی حفاظت کے حادثات کے حالیہ بار بار ہونے کے واقعات نے بھی اس سلسلے میں اعلیٰ تقاضوں کو سامنے رکھا ہے۔
C. لتیم مینگنیز آکسائیڈ عمر کے لحاظ سے زیادہ اہم ہے، اور اب مارکیٹ میں لیتھیم مینگنیج آکسائیڈ سیریز کی بہت سی تیز چارجنگ بیٹریاں بھی موجود ہیں۔
منفی قطب
لتیم آئن بیٹری کو چارج کرتے وقت، لیتھیم منفی الیکٹروڈ کی طرف بڑھتا ہے۔ تیز رفتار چارجنگ کے ہائی کرنٹ کی وجہ سے پیدا ہونے والی اعلی صلاحیت زیادہ منفی منفی منفی الیکٹروڈ پوٹینشل کا باعث 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۔ لہٰذا، تیز چارجنگ کے دوران، منفی الیکٹروڈ کو نہ صرف لتیم ڈسپریشن کی متحرک ضروریات کو پورا کرنے کی ضرورت ہے، بلکہ اسے لیتھیم ڈینڈرائٹس پیدا کرنے کے بڑھتے ہوئے رجحان کی وجہ سے پیدا ہونے والے حفاظتی مسائل سے نمٹنے کی بھی ضرورت ہے۔ لہذا، تیز چارجنگ کور کی بنیادی تکنیکی مشکل منفی الیکٹروڈ میں لیتھیم آئنوں کا سرایت ہے۔
A. موجودہ مارکیٹ میں غالب منفی الیکٹروڈ مواد اب بھی گریفائٹ ہے (جس میں مارکیٹ شیئر کا تقریباً 90 فیصد حصہ ہے)، جس میں کوئی اور بنیادی وجہ نہیں ہے - کم قیمت، بہترین پروسیسنگ فنکشن اور گریفائٹ کی توانائی کی کثافت، اور نسبتاً کچھ نقائص۔ یقینا، گریفائٹ انوڈ کے ساتھ بھی مسائل ہیں. اس کی ظاہری شکل الیکٹرولائٹ کے لیے زیادہ حساس ہے، اور لتیم کے سرایت کرنے والے رد عمل کی مضبوط سمت ہے۔ لہذا، کوشش کرنے کی پہلی سمت گریفائٹ کی سطح کا علاج کرنا، اس کی ساختی استحکام کو بہتر بنانا، اور بنیاد پر لتیم آئنوں کے پھیلاؤ کو فروغ دینا ہے۔
B. حالیہ برسوں میں، سخت کاربن اور نرم کاربن مواد میں بہت سی پیشرفت ہوئی ہے: سخت کاربن مواد میں لیتھیئم انٹرکلیشن کی صلاحیت زیادہ ہوتی ہے، اور ڈیٹا میں مائیکرو پورز ہوتے ہیں، جو انہیں ردعمل کی حرکیات میں نمایاں بناتے ہیں۔ نرم کاربن مواد الیکٹرولائٹس کے ساتھ اچھی مطابقت رکھتے ہیں، اور MCMB مواد بھی بہت نمائندہ ہوتے ہیں۔ تاہم، سخت اور نرم کاربن مواد میں کم طاقت اور زیادہ قیمت ہوتی ہے (اور یہ صنعتی نقطہ نظر سے گریفائٹ کی طرح سستے ہونے کی توقع نہیں کی جا سکتی ہے)، اس لیے موجودہ استعمال گریفائٹ سے کہیں کم ہے اور کچھ خاص بیٹریوں میں زیادہ استعمال ہوتا ہے۔
C. لتیم ٹائٹینیٹ کے بارے میں کیا خیال ہے؟ سیدھے الفاظ میں، لیتھیم ٹائٹینیٹ کی طاقت اس کی اعلی طاقت کی کثافت، حفاظت، اہم نقائص، کم توانائی کی کثافت، اور Wh کے لحاظ سے زیادہ قیمت ہے۔ لہذا، لیتھیم ٹائٹینیٹ بیٹریوں کا تصور ایک مفید مہارت ہے جس کے مخصوص حالات میں فوائد ہیں، لیکن یہ بہت سے شعبوں کے لیے موزوں نہیں ہے جن کے لیے زیادہ لاگت اور حد کی ضرورت ہوتی ہے۔
D. سلیکون منفی الیکٹروڈ مواد ایک اہم ترقی کی سمت ہیں، اور پیناسونک کی نئی 18650 بیٹری نے اب ایسے مواد کے تجارتی عمل کا آغاز کر دیا ہے۔ تاہم، نینو ٹیکنالوجی میں فعالیت کے حصول اور ڈیٹا کے لیے بیٹری انڈسٹری کی عام مائکرون سطح کی ضروریات کے درمیان توازن حاصل کرنا ابھی بھی Ruan کے لیے ایک مشکل کام ہے۔