क्या आप ली-पॉलीमर बैटरियों के संचालन और निर्माण के सिद्धांत को जानते हैं?

ली-पॉलीमर बैटरी सबसे आम बैटरी तकनीक है जिसका हम प्रतिदिन उपयोग करते हैं। लेकिन क्या आप ली-पॉलीमर बैटरी के संचालन और निर्माण के सिद्धांत को जानते हैं?

ली-पॉलीमर बैटरियों के संचालन और निर्माण का सिद्धांत ली-आयन बैटरियों के समान है। ये बैटरियां सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री से नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री तक लिथियम आयनों के डिइंटरकलेशन और इंटरकलेशन के सिद्धांत पर काम करती हैं। आइए पहले ली-पॉलीमर बैटरी उत्पादन प्रक्रिया की समीक्षा करें।

सैंडविच जैसी कोशिकाएं (चित्र 2) एक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड (नकारात्मक), एक लिथियम धातु ऑक्साइड इलेक्ट्रोड (सकारात्मक) और एक विभाजक परत से बनी होती हैं। लिथियम धातु ऑक्साइड मैंगनीज, निकल या कोबाल्ट ऑक्साइड यौगिकों या उनके मिश्रण पर आधारित है।

कम वोल्टेज स्तर वाली कुछ कोशिकाओं में, आयरन फॉस्फेट का उपयोग ली-आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं के रूप में एक विकल्प के रूप में किया जाता है। संरचना बैटरी के गुणों को प्रभावित करती है और निर्माता और गुणवत्ता ग्रेड के अनुसार भिन्न होती है।

चित्र 2. ली-आयन कोशिकाओं का मूल निर्माण। आरेख: © सीजेन विश्वविद्यालय

महत्वपूर्ण मानदंड जो ली-पॉलीमर बैटरियों को अन्य प्रकार की सेल से अलग करते हैं:

ओली-आयन कोशिकाओं में स्टेनलेस स्टील या एल्यूमीनियम में एक निश्चित आवास होता है। आवास आमतौर पर बेलनाकार ('गोल कोशिकाएँ') होता है। हालाँकि, आयताकार आकार भी उपलब्ध हैं।

नुकसान: आवास निर्माण के लिए अपेक्षाकृत उच्च उपकरण लागत; प्रतिबंधित आयाम.

लाभ: मजबूत, यांत्रिक रूप से मजबूत आवास, जिससे बैटरी को नुकसान पहुंचाना मुश्किल हो जाता है। लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया कोशिकाओं को सील कर देती है।

ली-पॉलीमर कोशिकाएं, जिन्हें नरम या थैली कोशिकाओं के रूप में भी जाना जाता है, में एक पतली और कुछ हद तक 'नरम' आवास होती है - एक थैली की तरह - जो गहरे खींचे गए एल्यूमीनियम पन्नी से बनी होती है। अधिकतर प्रिज्मीय आवास का उत्पादन ली-आयन कोशिकाओं के कठिन मामलों की तुलना में अधिक आसानी से और सस्ते में किया जा सकता है। अन्य घटक, वेफ़र-पतली परत फ़ॉइल (<100 µm) में भी अपेक्षाकृत कम लागत पर बड़े पैमाने पर उत्पादित किए जा सकते हैं।

कोशिकाएँ हल्की, पतली होती हैं और इन्हें कई प्रकार के आकार और साइज़ में बनाया जा सकता है। बड़े प्रारूप और 1 मिमी से कम की ऊँचाई दोनों प्राप्त की जा सकती हैं। हालाँकि, कोशिकाओं को सावधानीपूर्वक यांत्रिक संचालन की आवश्यकता होती है।

हाउसिंग फ़ॉइल को दोनों तरफ प्लास्टिक से लेपित किया गया है। अंदर: पॉलीओलेफ़िन, कोशिका घटकों के लिए प्रतिरोधी। बाहर: पॉलियामाइड, बाहरी वातावरण के लिए प्रतिरोधी। यह वाटरप्रूफ लैमिनेट वेल्डेड है और कैथोड, एनोड और सेपरेटर से युक्त सेल को घेरता है।

छत के क्षेत्र में डिफ्लेक्टर का कार्यान्वयन एक महत्वपूर्ण बिंदु था। डिफ्लेक्टर में वेल्ड की गई एक अतिरिक्त फ़ॉइल 'आवास' की वेल्डिंग के इस क्षेत्र में सीलिंग को बढ़ाती है।

o इलेक्ट्रोड सेट: ली-पॉलीमर बैटरियों में इलेक्ट्रोड सेट में एक धातु सब्सट्रेट पर चिपकाया गया कार्बन-आधारित पदार्थ (ग्रेफाइट+एडिटिव्स) शामिल होता है। कैथोड में तीन आयामी, लिथियेटेड कोबाल्ट ऑक्साइड या निकल/मैंगनीज/कोबाल्ट (एनएमसी) मिश्रित ऑक्साइड होते हैं, जिन्हें एक धातु सब्सट्रेट पर भी चिपकाया जाता है। दोनों इलेक्ट्रोडों पर डिफ्लेक्टर मौजूद होते हैं। वे विभाजक के साथ कोर के चारों ओर लपेटे जाते हैं, आमतौर पर एक तीन-परत पॉलीओलेफ़िन। आयताकार वाइंडिंग बनाने के लिए कोर में आम तौर पर एक फ्लैट पिन होता है। वाइंडिंग पाउच फ़ॉइल के निचले भाग में बैठती है, जिसे आंशिक रूप से मोड़कर वाइंडिंग के ऊपर रखा जाता है। फ़ॉइल को वेल्डिंग करके सील बनाई जाती है।

o डिज़ाइन: कठोर स्टील हाउसिंग की कमी और कॉम्पैक्ट निर्माण के कारण आकार और प्रारूपों की लगभग असीमित रेंज एक फायदा है। विशेष रूप से, बहुत सपाट कोशिकाओं को डिजाइन करने की संभावना ली-पॉलीमर बैटरी तकनीक को अलग करती है। ऐसी बैटरियां 1 मिमी से भी पतली हो सकती हैं।

इसके परिणामस्वरूप अंतिम उत्पाद के लिए महत्वपूर्ण डिज़ाइन स्वतंत्रता प्राप्त होती है। व्यक्तिगत आयामों को छोटे बैच आकारों के लिए भी महसूस किया जा सकता है, जबकि बैटरी के लिए आरक्षित स्थान का उपयोग उसकी पूरी क्षमता से किया जा सकता है।

o ऊर्जा घनत्व: इन कोशिकाओं का ऊर्जा घनत्व अन्य प्रकार की कोशिकाओं की तुलना में अधिक है। उनके कुल वजन के सापेक्ष, ली-पॉलीमर कोशिकाओं में ली-आयन कोशिकाओं की तुलना में थोड़ा अधिक ऊर्जा घनत्व होता है। ली-आयन बैटरियों की तरह, उन्हें उच्च क्षमता की अनुमति देने के लिए आसानी से समानांतर में जोड़ा जा सकता है।

o स्व-निर्वहन: लीपो कोशिकाओं का एक और लाभ उनकी स्व-निर्वहन की अपेक्षाकृत कम दर है।

फिर भी उन्हें ओवरचार्जिंग, डीप डिस्चार्ज और अत्यधिक तापमान से बचाया जाना चाहिए।

o अनुमोदन: बाजार में ली-पॉलीमर कोशिकाओं का प्रसार इस तकनीक के फायदे और स्वीकार्यता की पुष्टि करता है। बाज़ार में मौजूद कई सेल प्रमाणित हैं। किसी विशेष सेल का उपयोग करने से पहले, यह सत्यापित किया जाना चाहिए कि क्या इसके लिए अनुमोदन है और क्या निर्माता के पास उत्पादन के लिए आवश्यक उपकरण हैं

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