লিথিয়াম ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের গোপনীয়তা উন্মোচনঃ মূল প্রভাবশালী কারণ এবং অপ্টিমাইজেশান সমাধান

অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ ক্ষমতা হল অপারেশন চলাকালীন একটি লিথিয়াম ব্যাটারির মাধ্যমে প্রবাহিত বর্তমানের প্রতিরোধ। পরীক্ষার পদ্ধতির ভিত্তিতে,এটা এসি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের এবং ডিসি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বিভক্ত করা যেতে পারে. ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির গুণমান মূল্যায়নের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি। উচ্চ অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ একটি বড় পরিমাণে জোল তাপ উত্পাদন করে,ব্যাটারির তাপমাত্রা বাড়তে পারে, যার ফলে ডিসচার্জ ভোল্টেজ হ্রাস পায় এবং ডিসচার্জ সময় সংক্ষিপ্ত হয়, যা ব্যাটারির কর্মক্ষমতা এবং জীবনকালকে গুরুতরভাবে প্রভাবিত করে।লিথিয়াম ব্যাটারির ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্স পরীক্ষায় অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধও একটি গুরুত্বপূর্ণ পরামিতিএই নিবন্ধটি লিথিয়াম ব্যাটারির উপাদান এবং উত্পাদন প্রক্রিয়া বিবেচনা করে লিথিয়াম ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধকে প্রভাবিত করে এমন কারণগুলি ভাগ করবে।

সাধারণভাবে, ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধকে ওহমিক প্রতিরোধ এবং মেরুকরণ প্রতিরোধে বিভক্ত করা হয়। ওহমিক প্রতিরোধের মধ্যে রয়েছে ইলেক্ট্রোড উপকরণ, ইলেক্ট্রোলাইট, বিভাজক,এবং বিভিন্ন উপাদানগুলির স্পর্শ প্রতিরোধেরপোলারাইজেশন প্রতিরোধের মানে হলপ্রতিরোধইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ার সময় পোলারাইজেশনের কারণে, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পোলারাইজেশন প্রতিরোধ এবং ঘনত্ব পোলারাইজেশন প্রতিরোধ সহ।ব্যাটারির ওহমিক প্রতিরোধের ব্যাটারির মোট পরিবাহিতা দ্বারা নির্ধারিত হয়, যখন পোলারাইজেশন প্রতিরোধের ইলেকট্রোড সক্রিয় উপাদান মধ্যে লিথিয়াম আয়ন কঠিন-ফেজ ছড়িয়ে সহগ দ্বারা নির্ধারিত হয়।

I. ওহ্মিক প্রতিরোধ

ওহ্মিক প্রতিরোধ মূলত তিনটি অংশে বিভক্তঃ আয়নিক প্রতিবন্ধকতা, ইলেকট্রনিক প্রতিবন্ধকতা, এবং যোগাযোগ প্রতিবন্ধকতা। লিথিয়াম ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধকে কমিয়ে আনার জন্য,ওহমিক প্রতিরোধের এই তিনটি উপাদান হ্রাস করার জন্য নির্দিষ্ট ব্যবস্থা গ্রহণ করা প্রয়োজন.

1. আইওনিক প্রতিবন্ধকতা

লিথিয়াম ব্যাটারির আয়নিক প্রতিবন্ধকতা ব্যাটারির মধ্যে লিথিয়াম আয়নগুলির স্থানান্তর চলাকালীন প্রতিরোধকে বোঝায়।লিথিয়াম আয়নগুলির স্থানান্তর গতি এবং ইলেকট্রন পরিবাহিতা গতি সমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে. আয়নিক প্রতিবন্ধকতা প্রধানত ধনাত্মক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপকরণ, বিভাজক এবং ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা প্রভাবিত হয়। আয়নিক প্রতিবন্ধকতা কমাতে নিম্নলিখিত পয়েন্টগুলি মোকাবেলা করা উচিতঃ

পজিটিভ এবং নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড উপাদান এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে ভাল ভিজা নিশ্চিত করুন।

ইলেক্ট্রোড শীটগুলি ডিজাইন করার সময়, একটি উপযুক্ত কম্প্যাকশন ঘনত্ব নির্বাচন করা উচিত। যদি কম্প্যাকশন ঘনত্ব খুব বেশি হয় তবে ইলেক্ট্রোলাইটটি সহজেই প্রবেশ করবে না,আইওনিক প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধিনেগেটিভ ইলেকট্রোড শীটের জন্য, যদি প্রথম চার্জ এবং স্রাবের সময় সক্রিয় উপাদানের পৃষ্ঠের উপর গঠিত SEI ফিল্মটি খুব পুরু হয় তবে এটি আয়নিক প্রতিবন্ধকতাও বাড়িয়ে তুলবে।এই সমস্যার সমাধানের জন্য ব্যাটারি গঠনের প্রক্রিয়া সামঞ্জস্য করতে হবে.

 ২ ইলেক্ট্রোলাইটের প্রভাব

ইলেক্ট্রোলাইটের যথাযথ ঘনত্ব, সান্দ্রতা এবং পরিবাহিতা থাকা উচিত। অত্যধিক ইলেক্ট্রোলাইটের সান্দ্রতা ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় উপকরণগুলির ভিজাতে বাধা দেয়।একই সময়ে, ইলেক্ট্রোলাইটের কম ঘনত্ব থাকা দরকার; খুব বেশি ঘনত্ব তার প্রবাহ এবং ভিজা ক্ষতিগ্রস্থ করে।ইলেক্ট্রোলাইটের পরিবাহিতা হল আয়নিক প্রতিবন্ধকতা প্রভাবিত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর, যেহেতু এটি আয়ন মাইগ্রেশন নির্ধারণ করে।

৩ আইওনিক প্রতিবন্ধকতার উপর বিভাজকের প্রভাব

বিভাজকের মধ্যে আয়নিক প্রতিবন্ধকতা প্রভাবিত প্রধান কারণগুলির মধ্যে রয়েছেঃ বিভাজকের মধ্যে ইলেক্ট্রোলাইট বিতরণ, বিভাজকের অঞ্চল, বেধ, ছিদ্রের আকার, ছিদ্রযুক্ততা এবং বাঁকুনি।সিরামিক বিভাজকের জন্যএছাড়াও, সিরামিক কণাগুলিকে বিভাজক পোরগুলিকে ব্লক করা থেকে বিরত রাখা প্রয়োজন, যা আইওন পাসকে বাধা দেবে।এর মধ্যে অতিরিক্ত ইলেক্ট্রোলাইট থাকা উচিত নয়, যা ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহারের দক্ষতা হ্রাস করবে।

2ইলেকট্রনিক প্রতিরোধ

ইলেকট্রনিক প্রতিবন্ধকতা অনেক কারণ দ্বারা প্রভাবিত হয়, এবং উপাদান এবং উত্পাদন প্রক্রিয়া যেমন দিক থেকে উন্নতি করা যেতে পারে।

পজিটিভ এবং নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড প্লেট

ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড প্লেটের ইলেকট্রনিক প্রতিবন্ধকতা প্রভাবিতকারী কারণগুলির মধ্যে প্রধানত অন্তর্ভুক্ত রয়েছেঃ সক্রিয় উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে যোগাযোগ,সক্রিয় পদার্থের বৈশিষ্ট্য, এবং ইলেকট্রোড প্লেট পরামিতি। সক্রিয় উপাদান বর্তমান সংগ্রাহক পৃষ্ঠ সঙ্গে সম্পূর্ণ যোগাযোগ হতে হবে,যা বর্তমান সংগ্রাহকের তামা এবং অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল সাবস্ট্র্যাট থেকে এবং ধনাত্মক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড স্লারিগুলির আঠালো থেকে বিবেচনা করা যেতে পারেসক্রিয় পদার্থের porosity নিজেই, কণা পৃষ্ঠের উপ-পণ্য, এবং conductive এজেন্ট সঙ্গে অসম মিশ্রণ সব ইলেকট্রনিক প্রতিবন্ধকতা পরিবর্তন হতে পারে।ইলেক্ট্রোড প্লেটের পরামিতি, যেমন কম সক্রিয় পদার্থের ঘনত্বের ফলে বড় কণার মধ্যে ফাঁক তৈরি হয়, যা ইলেকট্রন পরিবাহিতা জন্য অনুকূল নয়।

2 বিভাজক

বিভাজকের ইলেকট্রনিক প্রতিবন্ধকতা প্রভাবিতকারী কারণগুলির মধ্যে প্রধানত রয়েছেঃ বিভাজকের বেধ, ছিদ্রযুক্ততা এবং চার্জিং এবং নিষ্কাশনের সময় উপ-পণ্য। প্রথম দুটি বোঝা সহজ।ব্যাটারি সেল বিচ্ছিন্ন করার পর, একটি পুরু স্তর বাদামী পদার্থ প্রায়ই বিভাজক পাওয়া যায়, যা গ্রাফাইট নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড এবং তার বিক্রিয়া উপ-পণ্য অন্তর্ভুক্ত।এটি বিভাজক ছিদ্র ব্লক এবং ব্যাটারি জীবন কমাতে পারে.

3 বর্তমান সংগ্রাহক সাবস্ট্র্যাট

উপাদান, বেধ, বর্তমান সংগ্রাহকের প্রস্থ এবং ইলেক্ট্রোড ট্যাবগুলির সাথে এর যোগাযোগ ইলেকট্রনিক প্রতিরোধকে প্রভাবিত করে।বর্তমান সংগ্রাহক একটি unoxidized এবং unpassivated স্তর থেকে তৈরি করা প্রয়োজনঅন্যথায়, এটি প্রতিবন্ধকতা প্রভাবিত করবে। তামা / অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল এবং ইলেকট্রোড ট্যাবগুলির মধ্যে দুর্বল ওয়েল্ডিং ইলেকট্রনিক প্রতিবন্ধকতাকেও প্রভাবিত করবে।

3. যোগাযোগ প্রতিবন্ধকতা

কপার/অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল এবং সক্রিয় উপাদানগুলির মধ্যে যোগাযোগের প্রতিরোধের গঠন হয়,এবং ধনাত্মক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড slurries এর আঠালো বিশেষ মনোযোগ দিতে হবে.

II. পোলারাইজেশন অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ

যখন একটি ইলেকট্রোডের মধ্য দিয়ে বর্তমান প্রবাহিত হয়, তখন ইলেকট্রোড সম্ভাব্যতা ভারসাম্য ইলেকট্রোড সম্ভাব্যতা থেকে বিচ্যুত হওয়ার ঘটনাটিকে ইলেকট্রোড মেরুকরণ বলা হয়।পোলারাইজেশনে ওহ্মিক পোলারাইজেশন অন্তর্ভুক্ত, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পোলারাইজেশন, এবং ঘনত্ব পোলারাইজেশন, নীচের চিত্র দেখানো হয়েছে।পোলারাইজেশন প্রতিরোধের ব্যাটারির ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের মধ্যে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া সময় পোলারাইজেশন দ্বারা সৃষ্ট অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বোঝায়এটি ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ কাঠামোর ধারাবাহিকতা প্রতিফলিত করতে পারে, তবে অপারেশন এবং পদ্ধতির প্রভাবের কারণে এটি উত্পাদনে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত নয়।পোলারাইজেশন অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের ধ্রুবক নয়এটি চার্জিং এবং নিষ্কাশনের সময় সময়ের সাথে সাথে পরিবর্তিত হয় কারণ সক্রিয় উপাদানের গঠন, ইলেক্ট্রোলাইটের ঘনত্ব এবং তাপমাত্রা ক্রমাগত পরিবর্তিত হয়।ওহ্মিক অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ ওহমের আইন মেনে চলে, এবং মেরুকরণ অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বর্তমান ঘনত্ব বৃদ্ধি সঙ্গে বৃদ্ধি পায়, কিন্তু রৈখিকভাবে না। এটি সাধারণত রৈখিকভাবে বর্তমান ঘনত্ব লগারিদম সঙ্গে বৃদ্ধি পায়।

সাধারণভাবে, একটি ব্যাটারির ডিসি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিমাণ পোলারাইজেশন অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের এবং ওহ্মিক অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের যোগফলের সমান।ডিসি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিমাপ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণঅনেকগুলি কারণ পোলারাইজেশন অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধকে প্রভাবিত করে, যেমন চার্জ এবং স্রাবের হার, পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা, এসওসি অবস্থা এবং ইলেক্ট্রোলাইট ঘনত্ব।

III. বর্তমানে শিল্পে ব্যবহৃত ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিমাপ পদ্ধতি

শিল্প প্রয়োগে, ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের সঠিক পরিমাপ বিশেষ সরঞ্জাম ব্যবহার করে সম্পন্ন করা হয়।শিল্পে ব্যবহৃত প্রধান ব্যাটারি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিমাপ পদ্ধতি নিম্নরূপঃ:

1ডিসি স্রাব অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিমাপ পদ্ধতি

পদার্থবিজ্ঞান সূত্র R = U/I অনুযায়ী, পরীক্ষার সরঞ্জামটি একটি বড় ধ্রুবক DC বর্তমান (বর্তমান সাধারণত 40A থেকে 80A) ব্যাটারি মাধ্যমে একটি সংক্ষিপ্ত সময়ের জন্য (সাধারণত 2-3 সেকেন্ড) চাপ দেয়,এই সময়ে ব্যাটারি জুড়ে ভোল্টেজ পরিমাপ, এবং সূত্র ব্যবহার করে বর্তমান ব্যাটারি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের গণনা করে।

এই পরিমাপ পদ্ধতির উচ্চ নির্ভুলতা রয়েছে; যদি সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা হয় তবে পরিমাপের নির্ভুলতার ত্রুটি 0.1% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।

তবে এই পদ্ধতির সুস্পষ্ট অসুবিধা রয়েছেঃ

(১)এটি কেবলমাত্র বড় ক্ষমতাসম্পন্ন ব্যাটারি বা অ্যাকুয়ালিটরগুলি পরিমাপ করতে পারে; ছোট ক্ষমতাসম্পন্ন ব্যাটারিগুলি ২-৩ সেকেন্ডের মধ্যে ৪০A থেকে ৮০A এর একটি বড় বর্তমানকে সহ্য করতে পারে না;

(২)যখন ব্যাটারির মধ্য দিয়ে একটি বড় স্রোত চলে যায়, ব্যাটারির ভেতরের ইলেকট্রোডগুলি মেরুকরণে পড়বে, মেরুকরণ অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের সৃষ্টি করবে। অতএব,পরিমাপের সময় খুব কম হতে হবেঅন্যথায়, পরিমাপকৃত অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের মান একটি বড় ত্রুটি থাকবে;

(৩)ব্যাটারির মধ্য দিয়ে যাওয়া একটি বড় স্রোত ব্যাটারির অভ্যন্তরের ইলেকট্রোডগুলিতে কিছু ক্ষতি করতে পারে।

2এসি ভোল্টেজ ড্রপ অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিমাপ পদ্ধতি

যেহেতু একটি ব্যাটারি মূলত একটি সক্রিয় প্রতিরোধকের সমতুল্য, আমরা একটি স্থির ফ্রিকোয়েন্সি এবং স্থির বর্তমান ব্যাটারি প্রয়োগ (বর্তমানে,সাধারণত ১ কিলোহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সি এবং ৫০ এমএ এর ছোট প্রবাহ ব্যবহার করা হয়), এবং তারপর তার ভোল্টেজ নমুনা. যেমন সংশোধন এবং ফিল্টারিং হিসাবে প্রক্রিয়াকরণ ধাপ একটি সিরিজ পরে,ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের মান একটি অপারেটিং এম্প্লিফায়ার সার্কিটের মাধ্যমে গণনা করা হয়এসি ভোল্টেজ ড্রপ অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিমাপ পদ্ধতি ব্যবহার করে ব্যাটারি পরিমাপের সময় অত্যন্ত সংক্ষিপ্ত, সাধারণত প্রায় 100 মিলিসেকেন্ড।

এই পরিমাপ পদ্ধতিতেও ভাল নির্ভুলতা রয়েছে, পরিমাপের নির্ভুলতার ত্রুটি সাধারণত ১% থেকে ২% এর মধ্যে থাকে।

এই পদ্ধতির সুবিধা ও অসুবিধা:

(১) এসি ভোল্টেজ ড্রপ অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিমাপ পদ্ধতি ছোট ক্ষমতা সহ প্রায় সব ব্যাটারি পরিমাপ করতে পারে।এই পদ্ধতিটি সাধারণত ল্যাপটপ ব্যাটারি সেলগুলির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয়.

(২) এসি ভোল্টেজ ড্রপ পরিমাপ পদ্ধতির পরিমাপের নির্ভুলতা রিপল কারেন্ট দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে এবং হারমোনিক কারেন্ট হস্তক্ষেপের সম্ভাবনাও রয়েছে।এটি পরিমাপ যন্ত্রের সার্কিটের বিরোধী হস্তক্ষেপ ক্ষমতা পরীক্ষা.

(3) এই পদ্ধতিটি ব্যাটারি নিজেই উল্লেখযোগ্য ক্ষতির কারণ হয় না।

(৪) এসি ভোল্টেজ ড্রপ পরিমাপ পদ্ধতির পরিমাপের নির্ভুলতা ডিসি স্রাব অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিমাপ পদ্ধতির মতো ভাল নয়।