ලිතියම්{0}}අයන බැටරි සඳහා හැඳින්වීම
ලිතියම්{0}}අයන බැටරිවල ක්රියාකාරී මූලධර්මය
ලිතියම්-අයන බැටරියක් ප්රධාන වශයෙන් ධන ඉලෙක්ට්රෝඩයක්, සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයක්, ලිතියම් අයන සන්නයනය කරන විද්යුත් විච්ඡේදකයක් සහ aබෙදුම්කරුසහ ධන සහ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ වෙන් කරන ආවරණය. ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය සාමාන්යයෙන් ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ් (LiCoO₂), ලිතියම් නිකල් ඔක්සයිඩ් (LiNiO₂), ලිතියම් මැංගනීස් ඔක්සයිඩ් (LiMn₂O₄) වැනි ලිතියම් අයන ප්රතිවර්ත කළ හැකි ඇතුළු කිරීමට සහ නිස්සාරණයට ඉඩ සලසන සංයෝගයකි. (LiCoₓNiᵧMn₁₋ₓ₋ᵧO₂). විද්යුත් විච්ඡේදකය ලිතියම් ලවණ වලින් සමන්විත වේ (සාමාන්ය ලිතියම් ලවණවලට LiClO₄, LiPF₆, LiBF₄, LiBOB, ආදිය ඇතුළත් වේ.) නිශ්චිත ද්රාවකයක දියවී ඇත (ප්රධාන වශයෙන් එතිලීන් කාබනේට් (EC), ඩයිඊතයිල් කාබනේට් (DEC) මිශ්රණයක්, ඩයිමීතයිල් කාබනේට් (DEC), ප්රොපයිල් ඩීඑම්සී, ප්රොපයිල්ඩීඑම්සී, කාබනේට් (ආදිය) අනුපාතය). බෙදුම් ද්රව්ය සාමාන්යයෙන් පොලිඔලේෆින් දුම්මලයක් වන අතර, සාමාන්යයෙන් තනි{5}}ස්ථර හෝ බහු{6}}ස්ථර පොලිප්රොපිලීන් (PP) සහ Celgard 2300 බෙදුම්කරු වැනි පොලිඑතිලීන් (PE) ක්ෂුද්ර විච්ඡේදක පටල භාවිතා කරයි. සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය සාමාන්යයෙන් පෙට්රෝලියම් කෝක්, පිරිසිදු මිනිරන් සහ ස්තර සහිත මිනිරන් මිශ්ර කාබන් වැනි ලිතියම් අන්තර් සම්බන්ධ කිරීමේ හැකියාව ඇති ද්රව්ය භාවිතා කරයි. කාබන් (C₆) සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය ලෙස භාවිතා කරන ලිතියම්-අයන බැටරියක ප්රතික්රියාව සහ ධන ඉලෙක්ට්රෝඩය ලෙස සංක්රාන්ති ලෝහ ඔක්සයිඩ් LiMeO₂ පහත පරිදි වේ.
ආරෝපණය කිරීමේදී:
විසර්ජනය අතරතුර:
ආරෝපණය කිරීමේදී, ලිතියම් අයන ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩයෙන් මුදා හරින අතර සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයට ඇතුල් කරනු ලැබේ; විසර්ජනය කිරීමේදී ලිතියම් අයන සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයෙන් මුදා හැර ධන ඉලෙක්ට්රෝඩයට ඇතුල් කරනු ලැබේ. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, ආරෝපණය කිරීමේදී සහ විසර්ජනය කිරීමේදී, ලිතියම් අයන ධනාත්මක හා සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ අතර එහා මෙහා ගමන් කරයි, එය රොකිං පුටුවක් වැනිය. එබැවින්, ලිතියම්-අයන බැටරි "රොකින් පුටු බැටරි" ලෙසද හැඳින්වේ. ඔවුන්ගේ වැඩ කිරීමේ මූලධර්මය රූප සටහන 1.1 මගින් නිරූපණය කළ හැක.
සාමාන්ය ආරෝපණ සහ විසර්ජන තත්ත්ව යටතේ, ස්ථර කාබන් ද්රව්ය සහ ඔක්සයිඩ් අංශු අතර හෝ ලිතියම්-අයන බැටරිවල ස්ථර අතර ලිතියම් අයන ඇතුළු කිරීම සහ නිස්සාරණය සාමාන්යයෙන් අන්තර් ස්ථර පරතරයේ වෙනස්කම් පමණක් ඇති කරන අතර ස්ඵටික ව්යුහයට හානි නොකරයි. ආරෝපණය සහ විසර්ජනය අතරතුර, ධනාත්මක සහ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්යවල රසායනික ව්යුහයන් අත්යවශ්යයෙන්ම නොවෙනස්ව පවතී. එබැවින්, ආරෝපණය-විසර්ජන ප්රතික්රියාවේ ප්රතිලෝමයේ ඉදිරිදර්ශනයෙන්, බැටරි ද්රව්ය තුළ ලිතියම් අයන ඇතුළු කිරීම සහ නිස්සාරණය කදිම ප්රතික්රියා ක්රියාවලියකි. මෙම ලක්ෂණ මත පදනම්ව, ලිතියම්{5}}අයන බැටරි නිකල්-කැඩ්මියම් සහ නිකල්{7}}ලෝහ හයිඩ්රයිඩ් බැටරි වලට වඩා කාර්ය සාධනයෙන් උසස් වේ.
ලිතියම්-අයන බැටරි වර්ගීකරණය
භාවිතා කරන කැතෝඩ ද්රව්ය, පෙනුම සහ ප්රමාණය, සෛල නිෂ්පාදන ක්රමය, ඇසුරුම් වර්ගය සහ යෙදුම් ලක්ෂණ අනුව ලිතියම්-අයන බැටරි වර්ග කළ හැක.
භාවිතා කරන කැතෝඩ ද්රව්ය මත පදනම්ව, ලිතියම්-අයන බැටරි ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ් බැටරි, ලිතියම් මැංගනීස් ඔක්සයිඩ් බැටරි, ත්රිත්ව ලිතියම් බැටරි සහ ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් බැටරි ලෙස බෙදිය හැක.
ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ් බැටරි වල නාමික වෝල්ටීයතාව 3.7V සහ මෙහෙයුම් වෝල්ටීයතා පරාසය 2.4~4.2V වේ. ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ් බැටරිවල ස්ථායී ව්යුහයක්, ඉහළ නිශ්චිත ධාරිතාවක් සහ කැපී පෙනෙන සමස්ත කාර්ය සාධනයක් ඇත, නමුත් ඒවායේ ආරක්ෂාව දුර්වල වන අතර ඒවායේ පිරිවැය ඉහළ ය, ප්රධාන වශයෙන් කුඩා සහ මධ්යම ප්රමාණයේ සෛලවල- භාවිතා වේ. මෑත වසරවලදී, අධි-වෝල්ටීයතා ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ් ද්රව්ය නිපදවා ඇති අතර, එමඟින් බැටරියේ ඉහළ සීමාව වෝල්ටීයතාව 4.3V හෝ 4.35V දක්වා වැඩි කළ හැකි අතර එමඟින් බැටරි ධාරිතාව සහ ශක්ති ඝනත්වය ඵලදායී ලෙස වැඩිදියුණු කළ හැක. දැනට, ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ් බැටරිවල ඉහළම පරිමාමිතික ශක්ති ඝනත්වය ඇති අතර, එය 550Wh/kg දක්වා ළඟා වන අතර, ඒවා උසස් ජංගම දුරකථන සහ අනෙකුත් ඉලෙක්ට්රොනික නිෂ්පාදන බල ගැන්වීමේ එකම තේරීම බවට පත් කරයි.
ලිතියම් මැංගනීස් ඔක්සයිඩ් (MMANO) බැටරිවල නාමික වෝල්ටීයතාව 3.8V සහ මෙහෙයුම් වෝල්ටීයතා පරාසය 2.5V සිට 4.2V දක්වා වේ. අධිආරෝපණ ආරක්ෂණ වෝල්ටීයතාවය 4.28V ± 0.025V වන අතර,-ඉහළ විසර්ජන ආරක්ෂණ වෝල්ටීයතාව 2.5V ± 0.1V වේ. MMANO බැටරි අඩු මිල සහ හොඳ ආරක්ෂාවක් ඇත. කෙසේ වෙතත්, ලිතියම් මැංගනීස් ඔක්සයිඩ් ද්රව්යය සාපේක්ෂ වශයෙන් අස්ථායී වන අතර වියෝජනයට ලක් වන අතර වායුව සහ ඉදිමීම් ඇති කරයි. එහි චක්රීය ආයු කාලය සාපේක්ෂව ඉක්මනින් ක්ෂය වේ, එහි ආයු කාලය සාපේක්ෂව කෙටි වන අතර එහි ඉහළ-උෂ්ණත්ව ක්රියාකාරිත්වය දුර්වල වේ. එය ප්රධාන වශයෙන් බලශක්ති බැටරි නිෂ්පාදනය සඳහා අඩු-මිල, මධ්යම- සිට-විශාල{18}}ප්රමාණයේ සෛලවල භාවිතා වේ.
ත්රිත්ව ලිතියම්-අයන (TLC) බැටරිවල නාමික වෝල්ටීයතාව 3.6V සහ මෙහෙයුම් වෝල්ටීයතා පරාසය 2.75V සිට 4.2V දක්වා වේ. අධිආරෝපණ ආරක්ෂණ වෝල්ටීයතාවය 4.28V ± 0.025V වන අතර,-ඉහළ විසර්ජන ආරක්ෂණ වෝල්ටීයතාව 2.75V ± 0.1V වේ. TLC බැටරි හොඳ සමස්ත කාර්ය සාධනයක් ඇත, ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ් (LCO) වඩා ලාභදායී වන අතර වැඩි දියුණු කළ ආරක්ෂාව සපයයි. ඒවා බලශක්ති බැටරි වල භාවිතා කළ හැකි අතර, කැතෝඩ ද්රව්ය වෙළඳපොලේ ඔවුන්ගේ වෙළඳපල කොටස වසරින් වසර වැඩි වේ. ත්රිත්ව ලිතියම්{14}}අයන ද්රව්ය භාවිතා කරන කුඩා ලිතියම්{13}}අයන බැටරි ක්රමක්රමයෙන් වෙළෙඳපොළ විසින් පිළිගැනේ. ත්රිත්ව ද්රව්ය ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ් සහ ලිතියම් මැංගනීස් ඔක්සයිඩ් සමඟ මිශ්ර කළ හැක, වානේ{16}}කේස්ඩ්, ඇලුමිනියම්{17}}කේස්, බෑග්, පොලිමර්, සහ සිලින්ඩරාකාර ලිතියම්{18}}අයන බැටරිවල භාවිතය සඳහා, බැටරි පිරිවැය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කර සමස්ත කාර්ය සාධනය වැඩිදියුණු කළ හැක. දැනට, ත්රිත්ව ද්රව්ය බැටරිවලට 180 Wh/kg (වානේ 26650{22}}කේස් කරන ලද බැටරිවලට 90g බරක් සහිත 4600 mAh/kg ධාරිතාවකට ළඟා විය හැක), පිරිවැයෙහි පැහැදිලි වාසියක් ලබා දෙමින්-.
ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (LFP) බැටරි වල නාමික වෝල්ටීයතාව 3.2V සහ මෙහෙයුම් වෝල්ටීයතා පරාසය 2.5 ~ 3.75V වේ. අධිආරෝපණ ආරක්ෂණ වෝල්ටීයතාවය 3.75V±0.025V වන අතර,-ඉහළ විසර්ජන ආරක්ෂණ වෝල්ටීයතාවය 2.5V±0.1V වේ. LFP බැටරිවල ඇති ලොකුම වාසිය නම් ධන ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්යවල ස්ථායීතාවය සහ වියෝජනය නොවීම, අනෙකුත් ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය පද්ධතිවලට සාපේක්ෂව ඒවාට අසමසම ආරක්ෂාවක් ලබා දීමයි. LFP බැටරි දිගු චක්රීය ආයු කාලයක් ඇත, සම්පත් බහුල වන අතර පරිසර හිතකාමී වේ. කෙසේ වෙතත්, ඒවාට අඩු විසර්ජන වේදිකාවක් සහ දුර්වල-උෂ්ණත්ව කාර්ය සාධනයක් ඇත.
පෙනුම සහ ප්රමාණය මත පදනම්ව, ලිතියම්-අයන බැටරි සිලින්ඩරාකාර බැටරි සහ ප්රිස්මැටික් බැටරි යනාදිය ලෙස බෙදිය හැකිය.
සෛල නිෂ්පාදන ක්රමය මත පදනම්ව, ලිතියම්{0}}අයන බැටරි තුවාල බැටරි (සිලින්ඩරාකාර තුවාලයක් සහ පැතලි තුවාලයක්), ගොඩගැසූ බැටරි යනාදිය ලෙස බෙදිය හැකිය.
ඇසුරුම් ද්රව්ය වර්ගය මත පදනම්ව, ලිතියම්-අයන බැටරි වානේ-කේස් බැටරි, ඇලුමිනියම්{2}}කේස් බැටරි, ප්ලාස්ටික්-කේස් බැටරි, මෘදු-ඇසුරුම් බැටරි, යනාදී ලෙස බෙදිය හැකිය.
යෙදුම් ලක්ෂණ මත පදනම්ව, ලිතියම්-අයන බැටරි ඉහළ-උෂ්ණත්ව බැටරි, අඩු-උෂ්ණත්ව බැටරි, බල බැටරි සහ ධාරිතා බැටරි, යනාදී ලෙස බෙදිය හැකිය.
ඒවායේ යෙදුම් ප්රදේශ මත පදනම්ව, ලිතියම්{0}}අයන බැටරි ලෙස වර්ග කළ හැක: උපස්ථ බැටරි, බල බැටරි සහ බලශක්ති ගබඩා බැටරි.
ලිතියම්{0}}අයන බැටරි වල යෙදුම්
බැටරිය සොයාගැනීමෙන් පසුව, ලිතියම්-අයන බැටරිය තරම් වේගයෙන් සහ පුළුල් ලෙස වෙනත් කිසිදු බැටරි නිෂ්පාදනයක් භාවිතා කර නොමැති බව පැවසිය හැකිය. පරිගණක CPU සඳහා ඔරලෝසු බල සැපයුමේ සිට මෝටර් රථ සහ සබ්මැරීනවල භාවිතා කරන විශාල ලිතියම්{2}}අයන බැටරි ඇසුරුම් දක්වා ධාරිතාව වෙනස මිලියන 10 ගුණයකට වඩා වැඩිය. එදිනෙදා ජීවිතයේදී, වෛද්ය උපකරණ, විද්යුත් වාහන, බලශක්ති ගබඩා බලාගාර, අභ්යවකාශය සහ හමුදාව තුළ ඔවුන්ට පුළුල් යෙදුම් තිබේ.
වසර 10කට වැඩි ප්රචලිත වීමෙන් පසුව, ලිතියම්-අයන බැටරි ජංගම දුරකථන සහ ලැප්ටොප් වැනි ඩිජිටල් නිෂ්පාදනවල බහුලව භාවිතා වන එකම බල පද්ධතිය බවට පත්ව ඇත. ඒවායේ ඉහළ නිශ්චිත ශක්තිය නිසා, ඒවා බලශක්ති මෙවලම්, විදුලි බයිසිකල්, විදුලි බස් රථ, සුළං සහ සූර්ය බලශක්ති ගබඩා බලාගාර, ජංගම සන්නිවේදන පදනම් ස්ථාන, පතල් ලාම්පු බල සැපයුම්, පතල් ගලවා ගැනීමේ කැප්සියුල බල සැපයුම්, හමුදා තනි පුද්ගල සොල්දාදුවන්ගේ බල සැපයුම්, ගුවන්විදුලි, චන්ද්රිකා බැටරි සහ තවත් බොහෝ යෙදුම්වල බහුලව භාවිතා වේ. සංඛ්යාලේඛනවලට අනුව, 2011 දී, චීනයේ ලිතියම් බැටරි කර්මාන්තයේ වෙළඳපල ප්රමාණය යුවාන් බිලියන 39.7 දක්වා ළඟා වූ අතර, වසරකට{6}}වසරකට-43%ක වර්ධනයක් සහ ලිතියම් බැටරිවල වාර්ෂික නිමැවුම ඒකක බිලියන 2.97ක්, වසරකින්{10}}වසරකින්28.66%ක වර්ධනයක් විය. ලිතියම් බැටරි කර්මාන්තය ජාතික ආර්ථිකයේ වැදගත් කාර්මික දිශාවක් බවට පත්ව ඇත².
