حالیہ برسوں میں توانائی کی نئی گاڑیوں کی تیزی سے ترقی کے ساتھ، لتیم آئن بیٹریاں بھی مقبول ہو گئی ہیں۔ پاور لیتھیم بیٹریاں ہمیشہ سے نئی توانائی والی گاڑیوں کا ایک اہم شعبہ رہا ہے، اور جو بھی پاور لیتھیم بیٹریوں میں مہارت حاصل کرے گا وہ نئی توانائی والی گاڑیوں میں مہارت حاصل کرے گا۔ پاور لیتھیم بیٹریوں میں، سب سے زیادہ دلکش لیتھیم آئن بیٹری ہے۔
لیتھیم آئن بیٹری کی توانائی کی کثافت بہت زیادہ ہے، اس کی صلاحیت اسی وزن کے ساتھ NiMH بیٹری سے 1.5 ~ 2 گنا ہے، اور اس میں خود خارج ہونے کی شرح بہت کم ہے۔ اس کے علاوہ، لیتھیم آئن بیٹریوں میں تقریباً کوئی میموری اثر نہیں ہوتا اور نہ ہی کوئی زہریلا مادہ ہوتا ہے۔ لیتھیم آئن بیٹریوں کے یہ فوائد انہیں نئی توانائی والی گاڑیوں کے میدان میں بڑے پیمانے پر استعمال کرتے ہیں۔
آج کل وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والی بیلناکار لیتھیم آئن بیٹریوں میں 18650 بیٹریاں اور 21700 بیٹریاں شامل ہیں۔
18650 بیٹری:
18650 بیٹریاں اصل میں نکل ہائیڈروجن بیٹریوں اور لیتھیم آئن بیٹریوں کو کہتے ہیں، لیکن چونکہ نکل ہائیڈروجن بیٹریاں اب کم استعمال ہوتی ہیں، اس لیے اب وہ زیادہ لیتھیم آئن بیٹریوں کا حوالہ دیتی ہیں۔ 18650 ایک معیاری لیتھیم آئن بیٹری ماڈل ہے جسے جاپانی کمپنی SONY نے قائم کیا ہے، جو کہ لیتھیم آئن بیٹریوں کی آباؤ اجداد ہے، تاکہ اخراجات کو بچایا جا سکے۔ ان میں، 18 18 ملی میٹر کے قطر کی نمائندگی کرتا ہے، 65 65 ملی میٹر کی لمبائی کی نمائندگی کرتا ہے، اور 0 ایک بیلناکار بیٹری کی نمائندگی کرتا ہے۔ عام 18650 بیٹریوں میں ٹرنری لیتھیم آئن بیٹریاں اور لیتھیم آئرن فاسفیٹ بیٹریاں شامل ہیں۔
جب بات 18650 بیٹریوں کی ہو تو ٹیسلا کا ذکر کرنا ہوگا۔ الیکٹرک گاڑیوں کی بیٹریوں کی نشوونما کے دوران، ٹیسلا نے بیٹریوں کی کئی اقسام کا تجربہ کیا، لیکن بالآخر 18650 بیٹریوں پر توجہ مرکوز کی، جس میں نئی توانائی برقی گاڑیوں کی بیٹریوں کے لیے تکنیکی راستے کے طور پر 18650 سیلز کا استعمال کیا گیا۔ یہ کہا جا سکتا ہے کہ ٹیسلا کی روایتی ایندھن والی گاڑیوں جیسی کارکردگی کی وجہ نہ صرف اس کی الیکٹرک موٹر ٹیکنالوجی ہے بلکہ یہ ٹیسلا کی جدید بیٹری ٹیکنالوجی کی بدولت بھی ہے۔ تو ٹیسلا نے اپنے پاور سورس کے طور پر 18650 بیٹریوں کا انتخاب کیوں کیا؟
بالغ اور مستقل عمل
نئی توانائی سے چلنے والی گاڑیوں کے میدان میں داخل ہونے سے پہلے، 18650 کی بیٹری الیکٹرانک مصنوعات میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی رہی ہے، جس سے یہ سب سے قدیم، سب سے زیادہ پختہ، اور سب سے زیادہ مستحکم لیتھیم آئن بیٹری ہے۔ سالوں کے متعلقہ تجربے کے جمع ہونے کے بعد، جاپانی مینوفیکچررز نے 18650 کی بیٹری کے ذریعے صارفین کی مصنوعات میں جمع کی گئی جدید ٹیکنالوجی کو آٹوموٹو بیٹریوں کے شعبے میں لاگو کیا ہے۔ پیناسونک بیٹری ٹیکنالوجی اور پیمانے میں دنیا کی سب سے بڑی کمپنیوں میں سے ایک ہے۔ دیگر مینوفیکچررز کے مقابلے میں، اس میں کم سے کم پروڈکٹ کے نقائص اور بڑے پیمانے پر ہے، جس سے اچھی مستقل مزاجی کے ساتھ بیٹریوں کا انتخاب کرنا آسان ہو جاتا ہے۔
اس کے برعکس، دیگر بیٹریاں، جیسے اسٹیک شدہ لیتھیم آئن بیٹریاں، کافی پختہ نہیں ہیں، اور بہت سی مصنوعات سائز کے لحاظ سے متحد نہیں ہوسکتی ہیں، اور بیٹری مینوفیکچررز کے پاس موجود پیداواری عمل شرائط کو پورا نہیں کرسکتے ہیں۔ مجموعی طور پر، بیٹریوں کی مستقل مزاجی 18650 بیٹریوں کی سطح تک نہیں پہنچ سکتی۔ اگر بیٹریوں کی مستقل مزاجی ضروریات کو پورا نہیں کرسکتی ہے تو، سیریز یا متوازی بیٹریوں کی ایک بڑی تعداد سے بننے والے بیٹری پیک کا انتظام ہر بیٹری کو بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرنے کی اجازت نہیں دے گا، اور 18650 بیٹری سیل اس مسئلے کو مؤثر طریقے سے حل کرسکتا ہے۔
اعلی حفاظتی کارکردگی
18650 لیتھیم آئن بیٹریاں اعلیٰ حفاظتی کارکردگی رکھتی ہیں، نہ پھٹتی ہیں اور نہ جلتی ہیں۔ غیر زہریلا، آلودگی سے پاک، RoHS ٹریڈ مارک مصدقہ؛ اور اس میں اعلی درجہ حرارت کی اچھی مزاحمت ہے، 65 ڈگری سینٹی گریڈ کے نیچے 100 فیصد خارج ہونے والی کارکردگی کے ساتھ۔
18650 بیٹریاں عام طور پر سٹیل کے خولوں میں پیک کی جاتی ہیں، جو حفاظتی حادثات کی موجودگی کو کم کر سکتی ہیں اور انتہائی حالات جیسے کہ کار کے تصادم میں حفاظت کو بہتر بنا سکتی ہیں۔ اس کے علاوہ، 18650 میں ہر بیٹری سیل کا سائز چھوٹا ہے، جس سے ہر سیل کی توانائی کو ایک چھوٹی سی حد میں کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ بڑے سائز کے بیٹری سیل استعمال کرنے کے مقابلے میں، اگر بیٹری پیک کا ایک سیل بھی ناکام ہوجاتا ہے، تو ناکامی کے اثرات کو کم کیا جاسکتا ہے۔
18650 لیتھیم آئن بیٹریوں کی صلاحیت عام طور پر 1200mah اور 3600mah کے درمیان ہوتی ہے، جبکہ عام بیٹری کی گنجائش صرف 800mah کے قریب ہوتی ہے۔ اگر 18650 لیتھیم آئن بیٹری پیک میں ملایا جائے تو 18650 لیتھیم آئن بیٹری پیک 5000mah سے زیادہ ہو سکتا ہے۔ اس کی صلاحیت اسی وزن والی نکل ہائیڈروجن بیٹری سے 1.5 سے 2 گنا زیادہ ہے، اور اس میں خود خارج ہونے کی شرح بہت کم ہے۔ 18650 بیٹری سیل کی توانائی کی کثافت فی الحال 250Wh/kg کی سطح تک پہنچ سکتی ہے، جو Tesla کی اعلیٰ رینج کی ضروریات کو پورا کرتی ہے۔
کم لاگت اور اعلی لاگت کی تاثیر
18650 لیتھیم آئن بیٹریوں کی سروس لائف بہت لمبی ہے، جس کی سائیکل لائف عام استعمال کے دوران 500 گنا سے زیادہ ہے، جو کہ ریگولر بیٹریوں سے دوگنا زیادہ ہے۔ 18650 پروڈکٹ میں اعلیٰ سطح کی تکنیکی پختگی ہے، جس میں ساختی ڈیزائن، مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی، مینوفیکچرنگ آلات، اور اخذ کردہ 18650 ماڈیول ٹیکنالوجی شامل ہیں، ان سبھی نے اس کے آپریٹنگ اور دیکھ بھال کے اخراجات کو کم کر دیا ہے۔
18650 بیٹری، جو اس وقت بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہے، کئی سالوں کی ترقی کی تاریخ رکھتی ہے۔ اگرچہ اس کی ٹیکنالوجی دیگر اقسام کی بیٹریوں کے مقابلے میں نسبتاً پختہ ہے، لیکن اسے اب بھی زیادہ گرمی کی پیداوار، پیچیدہ گروپ بندی، اور تیز چارجنگ حاصل کرنے میں ناکامی جیسے مسائل کا سامنا ہے۔ اس تناظر میں، 21700 سلنڈرکل ٹرنری بیٹریاں سامنے آئیں۔
21700 بیٹریاں:
بیٹری 21700 بیلناکار بیٹری کا ماڈل ہے، خاص طور پر اس کا حوالہ دیتے ہوئے: 21 سے مراد بیلناکار بیٹری کا بیرونی قطر 21 ملی میٹر ہے۔ 700 سے مراد ایک بیلناکار بیٹری ہے جس کی اونچائی 70.0mm ہے۔
یہ ایک نیا ماڈل ہے جو طویل رینج کے لیے الیکٹرک گاڑیوں کی ضروریات کو پورا کرنے اور گاڑی کی بیٹری کی جگہ کے موثر استعمال کو بہتر بنانے کے لیے تیار کیا گیا ہے۔ عام 18650 سلنڈر لتیم آئن بیٹری کے مقابلے میں، اسی مواد کا استعمال کرتے ہوئے 21700 کی صلاحیت میں 35 فیصد سے زیادہ اضافہ کیا جا سکتا ہے۔
نئے 21700 کے چار اہم فوائد ہیں:
(1) انفرادی بیٹری کی صلاحیت میں 35 فیصد اضافہ۔ مثال کے طور پر Tesla کی تیار کردہ 21700 بیٹری کو لے کر، 18650 ماڈل سے 21700 ماڈل میں تبدیل ہونے کے بعد، بیٹری کی واحد بیٹری کی گنجائش 3-4 تک پہنچ سکتی ہے۔ 8Ah، نمایاں طور پر 35 فیصد اضافہ ہوا ہے۔
(2) بیٹری سسٹم کی توانائی کی کثافت میں تقریباً 20 فیصد اضافہ ہوا ہے۔ ٹیسلا کے انکشاف کردہ اعداد و شمار کے مطابق، ابتدائی مرحلے میں استعمال ہونے والے 18650 بیٹری سسٹم کی توانائی کی کثافت تقریباً 250Wh/kg تھی۔ بعد میں، Tesla کی طرف سے تیار کردہ 21700 بیٹری سسٹم کی توانائی کی کثافت تقریباً 300Wh/kg تھی، اور 21700 بیٹری کی حجم کی توانائی کی کثافت اصل 18650 سے تقریباً 20 فیصد زیادہ تھی۔
(3) سسٹم کی لاگت میں تقریباً 9 فیصد کمی متوقع ہے۔ Tesla کی جانب سے ظاہر کردہ بیٹری کی قیمت کی معلومات کے تجزیے کے مطابق، 21700 بیٹریوں کے لیے پاور لیتھیم آئن بیٹری سسٹم کی قیمت $170/Wh ہے، جب کہ 18650 بیٹری سسٹم کی قیمت $185/Wh ہے۔ ماڈل 3 پر 21700 بیٹریاں استعمال کرنے کے بعد، صرف بیٹری سسٹم کی لاگت تقریباً 9 فیصد تک کم ہو سکتی ہے۔
(4) سسٹم کے وزن میں تقریباً 10 فیصد کمی متوقع ہے۔ 21700 کا مجموعی حجم 18650 سے زیادہ ہے۔ جیسے جیسے انفرادی خلیات کی صلاحیت بڑھتی ہے، خلیات کی توانائی کی کثافت بڑھ جاتی ہے۔ لہذا، اسی توانائی پر درکار بیٹری سیلز کی تعداد تقریباً 1/3 تک کم کی جا سکتی ہے۔ اس سے نہ صرف سسٹم مینجمنٹ کی دشواری کم ہوتی ہے، بلکہ بیٹری پیک میں استعمال ہونے والے دھاتی ساختی اجزاء اور برقی لوازمات کی تعداد بھی کم ہوتی ہے، جس سے بیٹری کا وزن مزید کم ہوتا ہے۔ سام سنگ ایس ڈی آئی کے 21700 بیٹریوں کے نئے سیٹ پر جانے کے بعد پتہ چلا کہ سسٹم نے موجودہ بیٹری کے مقابلے میں اپنا وزن 10 فیصد کم کر دیا ہے۔
18650 بیٹری کی اعلی وشوسنییتا اور مستحکم کارکردگی کو برقرار رکھا گیا ہے، اور 21700 بیٹری کی کارکردگی تمام پہلوؤں میں 18650 کے مقابلے میں نمایاں طور پر بہتر ہوئی ہے۔ اس کے علاوہ، دیگر بیٹری ماڈلز کے مقابلے میں، 21700 خام مال کے انتخاب، مینوفیکچرنگ کے عمل، اور تکنیکی عمل کے لحاظ سے زیادہ پختہ 18650 بیٹری کی طرح ہے۔ لہذا، 18650 اور 21700 کی زیادہ تر پروڈکشن لائنیں مطابقت رکھتی ہیں، اور کچھ کمپنیاں پروڈکشن لائن پر مضامین لکھ کر اور اسے 21700 اور 18650 کی مطابقت کے قریب لے کر ایسا کرنے میں زیادہ مستحکم ہیں۔
پاور لیتھیم بیٹریوں کے لیے اعلیٰ مخصوص توانائی کا حصول ایک ناقابل واپسی رجحان بن گیا ہے، اور بہت سی بیٹری کمپنیاں اپنی توجہ 21700 بیٹریوں کی ترتیب پر مرکوز کر رہی ہیں۔ کچھ کمپنیاں اپنی پروڈکشن لائنیں بیرون ملک سے درآمد کرتی ہیں، لیکن انہیں خود جمع کرتی ہیں، تاکہ وہ 18650 سے 21700 تک تبدیلی حاصل کرنے کے لیے کم لاگت کی سرمایہ کاری کر سکیں۔