লিথিয়াম ব্যাটারির ক্ষমতা কেন কমে যায়?

ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড, ইলেক্ট্রোলাইট এবং বিভাজক হল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। লিথিয়াম সন্নিবেশ এবং নিষ্কাশন বিক্রিয়াগুলি ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডগুলিতে ঘটে এবং প্রতিটি ইলেক্ট্রোডে সন্নিবেশিত লিথিয়ামের পরিমাণ ব্যাটারির ক্ষমতাকে প্রভাবিত করার প্রধান কারণ। অতএব, সর্বোত্তম ব্যাটারি কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডগুলির ক্ষমতা ভারসাম্য বজায় রাখা অপরিহার্য।

সাধারণত, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি একটি জৈব দ্রাবক এবং একটি ইলেক্ট্রোলাইট (লিথিয়াম লবণ) দ্বারা গঠিত একটি ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণ ব্যবহার করে। এই ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণের পর্যাপ্ত পরিবাহিতা এবং স্থিতিশীলতা থাকা উচিত এবং ইলেক্ট্রোডগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হওয়া উচিত। বিভাজকের জন্য, এর কর্মক্ষমতা ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ এবং ইন্টারফেস কাঠামো নির্ধারণের প্রধান কারণ, যা সরাসরি ক্ষমতা ক্ষয়কে প্রভাবিত করে। একটি উচ্চ-মানের বিভাজক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্ষমতা এবং সামগ্রিক কর্মক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করবে। সাধারণত, বিভাজকের প্রধান কাজ হল ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডগুলিকে পৃথক করা, তাদের মধ্যে যোগাযোগের কারণে শর্ট সার্কিট প্রতিরোধ করা, একই সাথে ইলেক্ট্রোলাইট আয়নগুলিকে প্রবাহিত হতে দেওয়া, এইভাবে ব্যাটারির দক্ষতা সর্বাধিক করা।

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির মধ্যে কেবল লিথিয়াম-আয়ন সন্নিবেশ এবং নিষ্কাশনের সময় রেডক্স বিক্রিয়াগুলিই অন্তর্ভুক্ত নয়, বরং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে SEI ফিল্মের গঠন এবং ধ্বংস, ইলেক্ট্রোলাইট পচন এবং সক্রিয় পদার্থের কাঠামোগত পরিবর্তন এবং দ্রবীভূত হওয়ার মতো পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াও অন্তর্ভুক্ত। এই পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াগুলি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্ষমতা ক্ষয়ের কারণ।

ব্যাটারি সাইক্লিংয়ের সময় ক্ষমতা হ্রাস এবং ক্ষতি অনিবার্য ঘটনা। অতএব, ব্যাটারির ক্ষমতা এবং কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য, দেশ-বিদেশের বিভিন্ন ক্ষেত্রের পণ্ডিতরা লিথিয়াম ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাসের প্রক্রিয়াগুলি পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে অধ্যয়ন করেছেন। বর্তমানে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্ষমতা ক্ষয়ের প্রধান কারণগুলির মধ্যে রয়েছে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠে SEI প্যাসিভেশন ফিল্মের গঠন, লিথিয়াম ধাতুর জমা, ইলেক্ট্রোড সক্রিয় পদার্থের দ্রবীভূত হওয়া, অ্যানোড এবং ক্যাথোডগুলিতে রেডক্স বিক্রিয়া বা পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া ঘটা, কাঠামোগত পরিবর্তন এবং ফেজ পরিবর্তন। বর্তমানে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্ষমতা ক্ষয় এবং তাদের কারণগুলির পরিবর্তনগুলি এখনও অবিরাম গবেষণার অধীনে রয়েছে।

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড হিসাবে বিভিন্ন ধরণের সক্রিয় পদার্থ ব্যবহার করা যেতে পারে, যার মধ্যে কার্বন-ভিত্তিক, সিলিকন-ভিত্তিক, টিন-ভিত্তিক এবং লিথিয়াম টাইটানেট ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড উপকরণগুলি প্রধান উপকরণ। বিভিন্ন ধরণের কার্বন উপকরণ বিভিন্ন ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। গ্রাফাইট, এর উচ্চ পরিবাহিতা, চমৎকার স্তরযুক্ত কাঠামো এবং উচ্চ স্ফটিকতার সাথে, লিথিয়াম ইন্টারক্যালেশন এবং ডিইন্টারক্যালেশনের জন্য উপযুক্ত। উপরন্তু, গ্রাফাইট সাশ্রয়ী এবং সহজলভ্য, যা এটিকে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত করে।

একটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির প্রাথমিক চার্জ এবং ডিসচার্জের সময়, গ্রাফাইট পৃষ্ঠে দ্রাবক অণুগুলি পচে যায়, একটি প্যাসিভেশন ফিল্ম তৈরি করে যাকে SEI (Sediment Injection) বলা হয়। এই বিক্রিয়ার ফলে অপরিবর্তনীয় ক্ষমতা হ্রাস পায়। অতিরিক্ত চার্জিংয়ের সময়, ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে লিথিয়াম ধাতুর জমা ঘটে, বিশেষ করে যখন ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় পদার্থ ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় পদার্থের তুলনায় অতিরিক্ত থাকে। উচ্চ-হারের পরিস্থিতিতেও লিথিয়াম ধাতুর জমা ঘটতে পারে।

সাধারণত, লিথিয়াম ব্যাটারিতে ক্ষমতা হ্রাসের দিকে পরিচালিত লিথিয়াম ধাতুর গঠন প্রধানত নিম্নলিখিত কারণগুলি থেকে উদ্ভূত হয়:

প্রথমত, এটি ব্যাটারিতে চক্রাকার লিথিয়ামের পরিমাণ হ্রাস করে;

দ্বিতীয়ত, লিথিয়াম ধাতু ইলেক্ট্রোলাইট বা দ্রাবকের সাথে বিক্রিয়া করে অন্যান্য উপজাত তৈরি করে;
তৃতীয়ত, লিথিয়াম ধাতু প্রধানত ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড এবং বিভাজকের মধ্যে জমা হয়, ছিদ্র অবরোধ করে এবং অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ বাড়ায়। বিভিন্ন গ্রাফাইট উপকরণ লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্ষমতা ক্ষয়কে কীভাবে প্রভাবিত করে তার প্রক্রিয়া ভিন্ন। প্রাকৃতিক গ্রাফাইটের একটি উচ্চতর নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল রয়েছে; অতএব, স্ব-স্রাব বিক্রিয়া লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ক্ষমতা হ্রাস ঘটাবে। উপরন্তু, প্রাকৃতিক গ্রাফাইট, ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড হিসাবে, সিন্থেটিক গ্রাফাইটের চেয়ে উচ্চতর ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল প্রতিরোধ ক্ষমতা রাখে। এছাড়াও, সাইক্লিংয়ের সময় ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডের স্তরযুক্ত কাঠামোর বিচ্ছিন্নতা, ইলেক্ট্রোড তৈরির সময় পরিবাহী এজেন্টগুলির বিচ্ছুরণ এবং স্টোরেজের সময় ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল প্রতিরোধের বৃদ্ধি, এই সমস্তগুলি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ক্ষমতা হ্রাসের গুরুত্বপূর্ণ কারণ।

ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড অতিরিক্ত চার্জিং প্রধানত ঘটে যখন ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড উপাদানের অনুপাত খুব কম থাকে, যা ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে ক্ষমতা ভারসাম্যহীনতার দিকে পরিচালিত করে এবং লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে অপরিবর্তনীয় ক্ষমতা হ্রাস ঘটায়। উপরন্তু, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড উপাদান এবং ইলেক্ট্রোলাইটের পচন থেকে নির্গত অক্সিজেন এবং দাহ্য গ্যাসের সহাবস্থান এবং অবিরাম জমা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ব্যবহারে নিরাপত্তা ঝুঁকি তৈরি করতে পারে।

ACEY-BCT506-512H ব্যাটারি চার্জ ডিসচার্জ টেস্টার ব্যাটারি গঠন, ক্ষমতা পরিমাপ এবং কর্মক্ষমতা প্যারামিটার পরীক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি একটি মাস্টার-স্ল্যাভ টাইপ ব্যাটারি ব্যাপক টেস্টিং সিস্টেম যা একটি কম্পিউটার এবং একটি একক-চিপ মাইক্রোকম্পিউটার দ্বারা গঠিত। এর কাঠামো উন্নত, কর্মক্ষমতা নির্ভরযোগ্য, অপারেশন সুবিধাজনক, দক্ষতা বেশি, এবং এর অত্যন্ত উচ্চ খরচ-কর্মক্ষমতা অনুপাত রয়েছে। এটি লিথিয়াম ব্যাটারি প্রস্তুতকারক, ক্ষমতা পরিমাপ প্রস্তুতকারক এবং গবেষণা প্রতিষ্ঠানের জন্য একটি অপরিহার্য উৎপাদন টেস্টিং সরঞ্জাম।

যদি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চার্জিং ভোল্টেজ খুব বেশি হয়, তবে এটি ইলেক্ট্রোলাইটের জারণ ঘটাবে এবং কিছু উপজাত তৈরি করবে, যা ইলেক্ট্রোড মাইক্রোপোরগুলিকে আটকে দেবে, লিথিয়াম আয়নগুলির স্থানান্তরকে বাধা দেবে এবং এইভাবে চক্র ক্ষমতা ক্ষয়ের পরিবর্তন ঘটাবে। ইলেক্ট্রোলাইটের স্থিতিশীলতা এর ঘনত্বের সাথে বিপরীতভাবে আনুপাতিক; উচ্চ ঘনত্ব কম স্থিতিশীলতার দিকে পরিচালিত করে, এইভাবে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। চার্জিংয়ের সময়, ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহৃত হয়, যা অ্যাসেম্বলির সময় পুনরায় পূরণ করার প্রয়োজন হয়, যা সক্রিয় পদার্থের পরিমাণ হ্রাস করে এবং প্রাথমিক ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে।

ইলেক্ট্রোলাইট ইলেক্ট্রোলাইট, দ্রাবক এবং সংযোজন নিয়ে গঠিত, এবং এর বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যাটারির জীবনকাল, নির্দিষ্ট ক্ষমতা, হার চার্জ/ডিসচার্জ কর্মক্ষমতা এবং নিরাপত্তাকে প্রভাবিত করে। ইলেক্ট্রোলাইট এবং দ্রাবক উভয়ের পচন ক্ষমতা হ্রাস ঘটায়। প্রাথমিক চার্জ/ডিসচার্জ চক্রের সময়, দ্রাবক এবং অন্যান্য পদার্থ দ্বারা ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে একটি SEI ফিল্মের গঠন অপরিবর্তনীয় ক্ষমতা হ্রাস ঘটায়, যা অনিবার্য। ইলেক্ট্রোলাইটে জল বা হাইড্রোজেন ফ্লোরাইডের মতো অপদ্রব্যের উপস্থিতি LiPF6 ইলেক্ট্রোলাইটকে উচ্চ তাপমাত্রায় পচে যেতে পারে এবং ফলস্বরূপ পণ্যগুলি ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড উপাদানের সাথে বিক্রিয়া করে, ব্যাটারির ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে।

একই সাথে, কিছু পণ্য দ্রাবকের সাথে বিক্রিয়া করে, ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে SEI ফিল্মের স্থিতিশীলতাকে প্রভাবিত করে এবং লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কর্মক্ষমতা হ্রাস ঘটায়। উপরন্তু, যদি ইলেক্ট্রোলাইট পচনের পণ্যগুলি ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ না হয়, তবে তারা স্থানান্তরের সময় ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের ছিদ্রগুলিকে আটকে দেবে, যার ফলে ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাস পাবে। সাধারণভাবে, ব্যাটারির ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডগুলির সাথে ইলেক্ট্রোলাইটের পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া এবং ফলস্বরূপ উপজাতগুলির ঘটনা ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাসের প্রধান কারণ।

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি সাধারণত ক্ষমতা হ্রাস অনুভব করে, একটি প্রক্রিয়া যা স্ব-স্রাব নামে পরিচিত, যা বিপরীতমুখী এবং অপরিবর্তনীয় ক্ষমতা হ্রাসে বিভক্ত। দ্রাবক জারণ হার সরাসরি স্ব-স্রাব হারকে প্রভাবিত করে। ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় পদার্থগুলি চার্জিংয়ের সময় দ্রাবকের সাথে বিক্রিয়া করতে পারে, যার ফলে লিথিয়াম-আয়ন স্থানান্তর, ক্ষমতা ভারসাম্যহীনতা এবং অপরিবর্তনীয় ক্ষয় ঘটে। অতএব, সক্রিয় পদার্থের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল হ্রাস করা ক্ষমতা হ্রাসের হার কমাতে পারে, এবং দ্রাবক পচন ব্যাটারির স্টোরেজ জীবনকে প্রভাবিত করে। বিভাজক ফুটোও ক্ষমতা হ্রাস ঘটাতে পারে, তবে এটি কম সম্ভাবনাযুক্ত। যদি স্ব-স্রাব দীর্ঘ সময়ের জন্য চলতে থাকে, তবে এটি লিথিয়াম ধাতুর জমা ঘটাবে, যা ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক উভয় ইলেক্ট্রোডে ক্ষমতা হ্রাস ঘটাবে।

চার্জিংয়ের সময়, ব্যাটারির ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের সক্রিয় পদার্থটি অস্থির থাকে, যার ফলে এটি ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে বিক্রিয়া করে এবং ব্যাটারির ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। ব্যাটারির ক্ষমতাকে প্রভাবিত করার কারণগুলির মধ্যে, ক্যাথোড উপাদানের কাঠামোগত ত্রুটি, অতিরিক্ত উচ্চ চার্জিং সম্ভাবনা এবং কার্বন ব্ল্যাকের পরিমাণ প্রধান কারণ।

স্পিনেল LiMn2O4 আমার দেশে প্রচুর এবং সস্তা, ভাল তাপীয় স্থিতিশীলতা রয়েছে এবং ব্যাটারি ক্যাথোডগুলির জন্য একটি প্রাথমিক উপাদান। উচ্চ তাপমাত্রায় এবং ব্যাটারি চার্জ-ডিসচার্জ চক্রের সময় LiMn2O4 ক্যাথোডগুলির স্টোরেজ ক্ষমতা হ্রাস ঘটায়, প্রধানত নিম্নলিখিত কারণগুলির জন্য: প্রথমত, উচ্চ ভোল্টেজ পরিস্থিতিতে, ইলেক্ট্রোলাইটে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া ঘটে, সাধারণত 4.0V এর উপরে; দ্বিতীয়ত, LiMn2O4 এর Mn ইলেক্ট্রোলাইটে দ্রবীভূত হয়, একটি ডিসপ্রোপোরশনেশন বিক্রিয়া ঘটায় যা ক্যাথোড উপাদানের স্ফটিক কাঠামোকে ব্যাহত করে।

যেহেতু কার্বন ব্ল্যাক একটি নিষ্ক্রিয় পদার্থ এবং ডিসচার্জ বিক্রিয়ায় অংশ নেয় না, তাই ক্যাথোড উপাদানে অতিরিক্ত কার্বন ব্ল্যাকের পরিমাণ এর শক্তি এবং ক্ষমতাকে প্রভাবিত করবে। অতএব, এটি যথাযথভাবে যোগ করা প্রয়োজন। উপরন্তু, পরিবহন বাহক কার্বন ব্ল্যাক পৃষ্ঠে একটি অনুঘটক পদার্থ তৈরি করে, যা ধাতব আয়নগুলির পচন হার বাড়াতে পারে এবং সক্রিয় পদার্থগুলির দ্রবীভূত হওয়াকে কার্যকরভাবে প্রচার করতে পারে।

Acey New Energy লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য উচ্চ-মানের সরঞ্জাম গবেষণা এবং উৎপাদনে বিশেষজ্ঞ। আপনি যদি লিথিয়াম ব্যাটারি ক্ষমতা পরীক্ষক এ আগ্রহী হন, তবে যেকোনো সময় আমাদের সাথে যোগাযোগ করতে দ্বিধা করবেন না।