बैटरी सेल का होत है?

बैटरी सेल का होत है?

कोशिका संरचना

एक बैटरी, जेका "कोशिका" के नाम से भी जाना जात है, बैटरी सिस्टम के सबसे छोट इकाई है। ई मुख्य रूप से कैथोड (कैथोड इलेक्ट्रोड), एनोड (अनोड इलेक्ट्रोड), इलेक्ट्रोलाइट (इलेक्ट्रोलाइट), विभाजक (पृथ्वीक), अउर केस (केस) से बना होत है, जइसे कि चित्र 7-1 मा देखा गा है।

एक लिथियम -यन कोशिका कय इलेक्ट्रोड शीट कय समग्र सामग्री कय रूप मा वर्गीकृत कीन जा सकत है, जवने मा मुख्य रूप से चार भाग शामिल अहैं:

1) सक्रिय भौतिक कण जो लिथियम आयन को इंटरकैलेट या डिइंटरकैलेट करत ह; कैथोड कण लिथियम स्रोत प्रदान करत हैं, जबकि एनोड कण लिथियम आयन का स्वीकार करत हैं।

2)कणवीय एजेंट और वर्तमान कलेक्टर के मिश्रण द्वारा गठित चालक चरण (कार्बन जेल चरण), बाइंडर एक बंधन काय परोसता है; लेप वर्तमान कलेक्टर और चालक एजेंट के माध्यम से इलेक्ट्रॉन का संचालन करत...

3) इलेक्ट्रोलाइट से भरे-डुलना, जो इलेक्ट्रोड शीट के भीतर लिथियम - आयाम परिवहन के लिए चैनल के रूप म काम करत हैं।
 

4)वर्तमान कलेक्टर म...

इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया के दौरान, इलेक्ट्रोड कोटिंग म मुख्य रूप से निम्नलिखित 4 प्रक्रिया शामिल है:

1)इलेक्ट्रॉन परिवहन क...

2)आयन परिवहन क...

3) इलेक्ट्रोलाइट / इलेक्ट्रोड कण इंटरफेस पर चार्ज एक्सचेंज, यानी, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया।

4) ठोस चरण के भीतर लिथियम आयन का प्रसार। इलेक्ट्रोड शीट के माइक्रोस्ट्रक्चर म, कण आकार और वितरण लिथियम - आयत प्रसार पथ और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया के विशिष्ट सतह क्षेत्र को प्रभावित करत ह; छिद्र का आकार और वितरण इलेक्ट्रोलाइट के परिवहन प्रक्रिया को प्रभावित करत है; छिद्रता सक्रिय सामग्री के मात्रा अउर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के विशिष्ट सतह क्षेत्र का प्रभावित करत है। ई सब सूक्ष्म संरचनात्मक विशेषता अंततः बैटरी प्रदर्शन का प्रभावित करत हैं।

कैथोड संरचना

कोशिका कैथोड मुख्य रूप से कैथोड सामग्री जैसे लिकोओ₂, चालक एजेंट, बाइंडर (पीवीडीएफ), और वर्तमान कलेक्टर (एल्युमिनियम पन्नी), जैसा कि चित्र 7-2 म दिखाया गया है।

लिथियम -यन बैटरी के लिए, कैथोड वर्तमान कलेक्टर आमतौर पर एल्यूमीनियम पन्नी होत है अउर एनोड वर्तमान कलेक्टरतांबा पगार. बैटरी के अंदर वर्तमान कलेक्टर के स्थिरता सुनिश्चित करै के लिए, दुइनौ के शुद्धता 98% से ऊपर होवै का चाही। लिथियम - आयु बैटरी कैथोड के लिए एल्युमिनियम पन्नी का उपयोग काहे करत हैं अउर एनोड के लिए तांबा पन्नी निम्नलिखित 3 अंक हैं:

1)कपर और एल्युमिनियम म बिजली चालकता, नरम बनावट, अउर कम दाम होत है। एक लिथियम -यन बैटरी का कामकाजी सिद्धांत एक विद्युत रासायनिक उपकरण है जो रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा म बदल देत है। यहि प्रक्रिया मा, रासायनिक ऊर्जा का विद्युत ऊर्जा मा स्थानांतरित करै के लिए एक माध्यम के जरूरत होत है, जेहिमा एक चालक सामग्री के जरूरत होत है। आम सामग्री म, धातुओं म सबसे अ छे वद्युत चालकता होती है, और धातुओं म, तांबा और एल्यूमीनियम के बीच, तांबा पन्नी और एल्युमिनियम पन्नी के रूप म उत्कृष्ट चालकता और अपेक्षाकृत कम कीमत दुनहु प्रदान करत है। लिथियम - आयु बैटरी मा, मुख्य रूप से दुइ प्रोसेसिंग विधि होत है: घुमावदार औ ढेर। स्टैकिंग के तुलना मा घुमावदार इलेक्ट्रोड शीट के जरूरत होत है जेहिका बैटरी तैयार करै खातिर इस्तेमाल कीन जात है कि एक निश्चित लचीलापन होये ताकि इलेक्ट्रोड शीट विलजिंग के दौरान भंगुर न बन जाय या ना टूटे। धातु सामग्री मा, तांबा अउर एल्युमिनियम पन्नी नरम होत है, अपेक्षाकृत कठोर तांबा/एल्यूमीनियम पन्नी महँगा होत है, तांबा अउर एल्युमिनियम पन्नी अपेक्षाकृत सस्ता होत है, अउर तांबा अउर एल्युमिनियम संसाधन दुनिया भर मा बहुतायत मा होत है।

2)तार और एल्युमिनियम पन्नी भी हवा म अपेक्षाकृत स्थिर होत है। एल्युमिनियम आसानी से हवा मा ऑक्सीजन के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करत है जेहिसे सतह पर घने ऑक्साइड फिलिम बनत है, जेहिसे एल्युमिनियम के अउर प्रतिक्रिया न हो। तांबा/अल्यूमिनम कय ई ऑक्साइड फिलिम इलेक्ट्रोलाइट मा एल्युमिनियम पै एक निश्चित सुरक्षात्मक प्रभाव भी प्रदान करत है। तांबा खुद हवा मा अपेक्षाकृत स्थिर होत है अउर मूल रूप से सूखी हवा मा रासायनिक प्रतिक्रिया से नहीं गुजरत है।

3) लिथियम - आयाक बैटरी कय कैथोड औ एनोड संभावना ई निर्धारित करत है कि एल्यूमीनियम पन्नी कय उपयोग कैथोड औ एनोड कय लिए तांबा कय पन्नी कय लिए उपयोग कीन जात है, औ ओनका उलट नाहीं दीन जा सकत है। कैथोड क्षमता अधिक है, और तांबा पन्नी उच्च संभावना पर आसानी से ऑक्सीकरण किया जात है, जबकि एल्युमिनियम म एक उच्च ऑक्सीकरण क्षमता है और अपनी सतह परत पर एक घने ऑक्साइड फिल्म है, जो आंतरिक एल्यूमीनियम के लिए अच्छी सुरक्षा भी प्रदान करत है।

धातु एल्युमिनियम के क्रिस्टल जाली मा, तांबा अउर एल्युमिनियम मा ली से मिलत जुलत आकार होत है अउर लील जइसे लील के साथ इंटरमेटललिक यौगिक बना सकत है। ली और अल न केवल रासायनिक सूत्र LiAl के साथ मिश्र धातु बना सकत हैं, बल्कि Li₉Al₄,Li₃अल₂,ली₅अल और ली₂एल एलॉय परतों का भी बना सकत है। इन मिश्र धातु परतन का एक बड़ी मात्रा मा ली का उपभोग करत है अउर खुद अल के संरचना अउर आकृति विज्ञान का नुकसान पहुंचावत है, यहिसे यहिका लिथियम - आयत बैटरी के एनोड वर्तमान कलेक्टर के रूप मा इस्तेमाल नहीं कीन जा सकत है; जबकि Cu बैटरी चार्ज - डिस्चार्ज के दौरान बहुत कम विघटन से गुजरत है अउर संरचनात्मक अउर विद्युत रासायनिक स्थिरता का बनाए रखत है, जेहिसे ई लिथियम - आयाम बैटरी के लिए एनोड करंट कलेक्टर के रूप मा उपयुक्त होत है। 3.5V पर तांबे के पन्नी के लिए, ध्रुवीकरण धारा काफी वृद्धि शुरू करत है अउर रैखिक रूप से बढ़ जात है, तीव्र ऑक्सीकरण के साथ, ई संकेत देत है कि Cu भी बैटरी मा घुलना शुरू करत है; जबकि पूरे ध्रुवीकरण संभावित सीमा के पार एल्युमिनियम पन्नी के लिए, ध्रुवीकरण धारा छोट अउर स्थिर होत है, जेहिमा कउनौ स्पष्ट जंग घटना नाहीं देखा जात है, इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरता का बनाए रखत है। चूंिक लिथियम - आयत बैटरी कय कैथोड संभावित सीमा मा अल कय विघटन मात्रा अत्यंत छोट है औ विद्युत रासायनिक स्थिरता कय रखरखाव कीन जा सकत है, ई लिथियम - आयाक बैटरी कय लिए कैथोड वर्तमान कलेक्टर कय रूप मा उपयुक्त है।

तांबा/अलोमिनम सतह पर ऑक्साइड परत अर्धचालक से संबंधित है और इलेक्ट्रॉन का संचालन करत है; अगर ऑक्साइड परत बहुत मोटी होत है, त प्रतिबाप बड़ा होत है; जबकि एल्युमिनियम ऑक्साइड परत एल्युमिनियम सतह पर एक इन्सुलेटर है और बिजली नहीं चला सकत है, लेकिन काहे से कि ई बहुत पतला है, इलेक्ट्रॉन चालन सुरंग प्रभाव के माध्यम से प्राप्त होत है; अगर ऑक्साइड परत मोटी होत है, तौ तांबा/अल्यूमिनम पन्नी कै चालकता खराब है या इन्सुलेट तक कीन जात है। आम तौर पर, एक हाथ पर तेल और दूसरी ओर मोटी ऑक्साइड परतों को हटाने के लिए उपयोग से पहले ऑक्साइड परत से तांबा/अल्यूमिनम पन्नी का साफ करै के जरूरत है। कैथोड क्षमता अधिक है, और एल्युमिनियम ऑक्साइड परत बहुत घना है, जो वर्तमान कलेक्टर के ऑक्सीकरण को रोक सकत है। तांबे/निकल आदि के ऑक्साइड परत अपेक्षाकृत ढीले होत है, आसानी से वर्तमान कलेक्टर का रोकत है अउर बेहतर बैटरी प्रदर्शन प्रदान करत है। साथ ह , लिथियम - आयाक बैटरी कम है, और तांबा / निकेल ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया से गुजरेगी, ऑक्सीकरण / तांबा / di-लिविथेशन प्रतिक्रिया तांबा / निकेल सतह पर होत है, जबकि एल्यूमीनियम उच्च संभावना पर LieAl aloying से गुजरती है।

वर्तमान कलेक्टर का शुद्ध संरचना के जरूरत है। अल म अशुद्धि सतही फिलिम कम घना होइ अउर पिटिंग जंग खाए, अउर अउर भी ज्यादा गंभीर, सतह फिलिम के विनाश LiAl oly का गठन करत है।

वर्तमान कलेक्टर का शुद्ध संरचना के जरूरत है। अल म अशुद्धि सतही फिलिम कम घने का कारण बनी, जेहिसे जंग खाई, अउर सतह फिलिम के विनाश के परिणामस्वरूप Lial मिश्र धातु के गठन होत है।

लिथियम -यन बैटरी के लिए, कैथोड एल्यूमीनियम पन्नी 16μm से 14μm से कम हो गया है, फिर 12μm तक, और अब 10 μm एल्यूमीनियम पन्नी पहले से ही बड़े पैमाने पर उत्पादन म है, कुछ 8μm का उपयोग भी करत ह; एनोड तांबे के पन्नी के लिए, इसकी अंतर्निहित बेहतर लचीलापन के कारण, इसकी मोटाई पिछले 12μm से 10μm से कम हो गया है, फिर 8μm तक, और वर्तमान म बैटरी का एक बड़ा हिस्सा 6μm का उपयोग करके द्रव्यमान - है, जबकि कुछ निर्माता 5μm / 4μm विकसित कर रहे हैं जो संभावित रूप से उपयोग योग्य भी हैं। चूंकि लिथियम -यन बैटरी कय उपयोग कीन जाय वाली तांबा कय पन्नी कय लिए उच्च शुद्धता कय जरूरत होत है, यहिसे सामग्री घनत्व मूल रूप से एकै स्तर पै होत है। जइसे-जइसे विकास के तहत मोटाई कम होत जात है, वइसे ही क्षेत्र के घनत्व कम होत जात है, अउर बैटरी का वजन प्राकृतिक रूप से हल्का अउर हल्का होइ जात है, जेहिसे लिथियम - आयुता बैटरी के मांग पर खरा जात है।

वर्तमान कलेक्टर के लिए, लिथियम - आयत बैटरी को प्रभावित करै वाले उनके मोटाई अऊर वजन के अलावा, वर्तमान कलेक्टर के सतह गुणन का बैटरी उत्पादन अऊर प्रदर्शन पर भी महत्वपूर्ण प्रभाव पड़त है। खास तौर पर एनोड वर्तमान कलेक्टर के लिए, तैयारी तकनीक मा दोष के कारण, बाजार मा तांबा पन्नी मुख्य रूप से एकल - किनारे रफ, डबल - किनारे रफ, अउर डबल- किनारे मोटे किस्म। यह असममित दो - साइड संरचना से दोनों तरफ एनोड कोटिंग का असममित संपर्क प्रतिरोध होगी, जिससे दोनों तरफ एनोड क्षमता का एक समान रिलीज को रोक दिया; साथ ह, दोन पक्ष म असममिति एनोड कोटिंग के असंगत आसंजन ताकत का भी कारण बन जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप दोनों तरफ एनोड कोटिंग का गंभीर रूप से असंतुलित चार्ज - डिस्चार्ज साइकिल जीवन, जो बदले म बैटरी के क्षमता क्षय को तेज करत है।

एकल कोशिका का कैथोड फॉर्मूलेशन कोशिका का प्रमुख कोर तकनीक है। नीचे एक उदाहरण है:

1)लिकोओ₂ (10 μm): 96.0% म...

2)आमंडलीय एजेंट (कार्बन ईसीपी): 2.0%।

3)बाइंडर (पीवीडीएफ 761): 2.0% म...

4) आसंजन प्रमोटर (एनएमपी): ठोस पदार्थ का वजन अनुपात लगभग 810:1496 है।

कैथोड फॉर्मूलेशन सावधानीएं:

1) 6000cP (1cP=1 mPa · es) (तारती 25 डिग्री ) म कैथोड स्लोरी चिपचिपाता नियंत्रण।

2) NMP के वजन को चिपचिपापन आवश्यकता को पूरा करै के लिए उचित रूप से समायोजित कीन जाय।

3)चुपने पर तापमान और आर्द्रता के प्रभाव पर विशेष ध्यान दें।

कैथोड सामग्री लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड: कैथोड सक्रिय सामग्री, लिथियम आयन स्रोत, बैटरी के लिए लिथियम स्रोत प्रदान करत है। गैर-{1} पूलर पदार्थ, अनियमित आकार, कण आकार D50 आम तौर पर 6-8μm, नमी सामग्री 0.2% से कम या बराबर, आमतौर पर क्षारीय, पीएच 10-11।

कैथोड सामग्री लिथियम मैंगनीज ऑक्साइड: गैर - लोकप्रिय पदार्थ, अनियमित आकार, कण आकार D50 आम तौर पर 5-7μm, नमी सामग्री 0.2% से कम या बराबर, आमतौर पर कमजोर क्षारीय, पीएच के आसपास 8।

कंडक्टिव एजेंट: चेन - जैसा कि पदार्थ, नमी कंटेंट<1%, particle size generally 1~5um.Superconductive carbon black with excellent conductivity is usually used, such as KetjenblackCarbon ECP and ECP600JD. lts function is to improve the conductivity of the cathode material,compensate for the electronic conductivity of the cathode active material; increase the electrolyteabsorption of the cathode sheet, expand the reaction interface, and reduce polarization.

बाइंडर (पीवीडीएफ): गैर -पोर पदार्थ, श्रृंखला - like, 30000 से 30000000 तक आणविक भार; आणविक वजन पानी के अवशोषण के बाद कम हो जात है, जेकरे परिणामस्वरूप खराब आसंजन होत है। lt lithyियम कोबाल्ट ऑक्साइड, चालक एजेंट, और एल्युमिनियम पन्नी या एल्युमिनियम मेश togehelAdhesion प्रमोटर (एनएमपी) के लिए bobliamed: कमजोर ध्रुवीय ध्रुवीय तरल, उपयोग किया जात है कि पीवीडीएफ को घुलाकर / सूजन और एक साथ स्लूरी को घुलाने के लिए किया जात है।

वर्तमान कलेक्टर (कैथोड टैब): एल्युमिनियम पन्नी या एल्युमिनियम पट्टी का बना है।

एनोड संरचना

कोशिका एनोड संरचना मा ग्रेफाइट सामग्री, चालक एजेंट, मोटीनर (सीएमसी), बाइंडर (एसबीआर), अउर वर्तमान कलेक्टर (कपर पन्नी) शामिल है, जइसे कि चित्र 7-3 मा देखा गा है।

एकल सेल का एनोड फॉर्मूलेशन भी कोशिका के प्रमुख मूल प्रौद्योगिकी म से एक है, आमतौर पर निम्नलिखित है:

1)एनोड सामग्री (विश्वताक: 94.5% म...

2)आमंडलीय एजेंट (कार्बन ईसीपी): 1.0% (केटजेनब्लैक)।

3)बाइंडर (वहामी {{1} }ब्यूटेडाइन रबर लेटेक्स, एसबीआर): 2.25%।

4) थिकनर (कार्बोक्सीमिथाइल सेल्यूलोज, सीएमसी): 2.25%।

5)वाटर: ठोस पदार्थ का वजन अनुपात 1600: 1417.5 है।

एनोड फॉर्मूलेशन सावधानी:

1) 5000-6000cP (तारमत 25 डिग्री ) पर धुंधला चिपचिपाता नियंत्रण।

2)पान के जरूरत का पूरा करै खातिर पानी के वजन का उचित रूप से समायोजित करै के जरूरत है।

3)चुपने पर तापमान और आर्द्रता के प्रभाव पर विशेष ध्यान दें।

ग्राफाइट: एनोड सक्रिय सामग्री, मुख्य पदार्थ एनोड प्रतिक्रिया का गठन करत है, मुख्य रूप से दुइ प्रमुख श्रेणियन मा विभाजित करत है: प्राकृतिक ग्रेफाइट अउर कृत्रिम ग्रेफाइट। गैर--गाना कय पदार्थन कय आसानी से दूषित गैर-{1}} ढेर मा दूषित, गैर-- ढेर मा दल में आसानी से बिखर जात हैं; पानी का अवशोषित करना आसान नहीं है, न ही पानी म फैलाना आसान है। दूषित ग्रेफाइट, पानी मा बिखर जाय के बाद, फिर से -एग्गोमरेट का फिर से राम करत है। सामान्य कण आकार डी 50 लगभग 20 μm है। कण आकार विविध औ ज्यादातर अनियमित, मुख्य रूप से गोलाकार, फ्लेकी, रेशेदार, आदि होत है।

चालक एजेंट के कार्य:

1)एनोड शीट के चालकता म सुधार और एनोड सक्रिय सामग्री के इलेक्ट्रॉनिक चालकता के लिए मुआवजा दें।

2)ए रएज गहराई और उपयोग दर बढ़ाता है।

3) डेंड्राइट के पीढ़ी का रोका जाय।

4)ए रएज इंटरफेस को बढ़ाने और ध्रुवीकरण को कम करन के लए तरल -यां प रहित मटे रयल के क्षमताओं का उपयोग कर (अनुदान कण आकार व तरण के अनुसार जोड़ा जा सकता है या नह ं डाला जा सकता है)।

एडिटिव: अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया कम करत हैं, बॉन्डिंग ताकत बढ़ावत हैं अउर धुंधला चिपचिपाहट, अउर घोल तलछट का रोकत हैं।

थिकनर/एंटी -बेटिंग एजेंट (सीएमसी): उच्च आणविक यौगिक, पानी और ध्रुवीय विलायक म आसानी से घुलनशील।

आइसोप्रोपैनॉल: कमजोर ध्रुवीय पदार्थ म; इसके अलावा, यह बाइंडर समाधान के ध्रुवता को कम कर सकता है, ग्रेफाइट और बाइंडर समाधान के बीच संगतता म सुधार कर सकत है; का मजबूत व्यवस्थित प्रभाव है; आसानी से बाइंडर नेटवर्क के क्रॉस - लिंकिंग उत्प्रेरित करत है अउर बॉन्डिंग ताकत मा सुधार करत है।

इथेनॉल: कमजोर ध्रुवीय पदार्थ म; इसके अलावा, यह बाइंडर समाधान के ध्रुवता को कम कर सकता है, ग्रेफाइट और बाइंडर समाधान के बीच संगतता म सुधार कर सकत है; का मजबूत व्यवस्थित प्रभाव है; आसानी से रैखिक क्रॉस - बाइंडर कालिंकिंग उत्प्रेरित करत है अउर बंधन ताकत मा सुधार करत है (आइसोप्रोपैनॉल अउर इथेनॉल के कार्य अनिवार्य रूप से एकै होत है; जब द्रव्यमान - उत्पादन, लागत कारक पर विचार कीन जा सकत है कि कौन से जोड़ै का है)।

वाटर - आधारित बाइंडर (एसबीआर): बंधन ग्रेफाइट, चालक एजेंट, योजक, अउर तांबा पन्नी या तांबा जाली एक साथ; रैखिक श्रृंखला पायस अणु, पानी और ध्रुवीय विलायक म अत्यंत घुलनशील।

डीओनाइज्ड पानी (या आसुत पानी): पतला, उचित मात्रा मा जोड़ा जात है, घोल के तरलता का बदल सकत है।

एनोड टैब: तांबा पन्नी या तांबा पट्टी का बना है।