Lityum{0}}ionli batareyalarning dizayn asoslari
Asosiy dizayn tamoyillari
Batareyaning dizayni elektr moslamasining o'ziga xos ehtiyojlariga va uning xususiyatlariga asoslangan bo'lishi kerakbatareyao'zi. Birinchidan, elektrodlar, elektrolitlar, ajratuvchi va korpusni o'z ichiga olgan har bir komponentning texnik parametrlari aniq belgilanishi kerak. Bundan tashqari, ishlab chiqarish jarayonining parametrlari yakuniy batareya to'plami oldindan belgilangan texnik xususiyatlarga va ishlash ko'rsatkichlariga (kuchlanish, quvvat va hajm kabi) javob berishini ta'minlash uchun nozik sozlanishi kerak. Haqiqiy foydalanishda batareyaning ishlashini yaxshilash uchun oqilona va samarali dizayn juda muhimdir; shuning uchun dizayn jarayonida optimal echimga intilish ayniqsa muhimdir.
Dizayn talablari
Batareyani loyihalashda batareyaning ishlash parametrlari va uning ish muhiti uchun maqsadli qurilmaning o'ziga xos talablarini to'liq tushunish juda muhimdir. Umuman olganda, quyidagi asosiy omillarni hisobga olish kerak:
(1) Batareyaning ish kuchlanishi.
(2) Batareyaning ish oqimi, ya'ni normal tushirish oqimi va maksimal oqim.
(3) Batareyaning ishlash muddati, shu jumladan uzluksiz zaryadsizlanish vaqti, xizmat muddati yoki aylanish muddati.
(4) Batareyaning ish muhiti, shu jumladan atrof-muhit harorati va boshqalar.
(5) Maksimal ruxsat etilgan batareya hajmi.
Lityum{0}}ionli batareyalar ajoyib ishlashi tufayli keng qo'llaniladi. Biroq, ayrim ilovalarda ular zarba va tebranishlarga bardosh berish, haddan tashqari haroratlarga moslashish va past bosimli muhitda ishlash kabi bir qator qo'shimcha talablarga javob berishi kerak. Ushbu batareyalarni loyihalashda ushbu asosiy jismoniy xususiyatlarni hisobga olishdan tashqari, xom ashyoni tanlash, batareyaning xususiyatlarini belgilovchi asosiy omillar, umumiy ishlash, ishlab chiqarish jarayonlari, xarajatlar-foyda tahlili va ish harorati kabi omillarni har tomonlama hisobga olish kerak.
Quvvatli batareyalarning ishlashini baholash uchun asosiy ko'rsatkichlar
Batareyaning ishlashi odatda quyidagi jihatlar bo'yicha baholanadi:
1) Imkoniyat
Batareya quvvati ma'lum zaryadsizlanish sharoitida batareya ta'minlay oladigan elektr energiyasining umumiy miqdorini bildiradi. Bu tushuncha odatda tok va vaqtning mahsuloti sifatida ifodalanadi va odatda amper-soat (Ah) bilan oʻlchanadi. Ushbu parametr batareyaning maksimal ish oqimiga va uzluksiz ishlash muddatiga bevosita ta'sir qiladi.
2) Bo'shatish xususiyatlari va ichki qarshilik
Batareyaning zaryadsizlanish xususiyatlari uning chiqish kuchlanishining barqarorligini, kuchlanish platosini va muayyan sharoitlarda yuqori-joriy tushirish ko'rsatkichlarini aks ettiradi. Bu batareyaning yuk hajmini o'lchash uchun muhim ko'rsatkichlardir. Bundan tashqari, batareyada ikki turdagi qarshilik mavjud: ohmik ichki qarshilik va polarizatsiya ichki qarshiligi. Ushbu ikki turdagi ichki qarshilik, ayniqsa, yuqori-joriy zaryadsizlanish vaqtida umumiy tushirish ko'rsatkichlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
3) Ishlash harorati diapazoni
Har xil ekologik sharoitlarda elektr jihozlarining barqaror ishlashini ta'minlash uchun batareyalar ma'lum bir harorat oralig'ida yaxshi ishlashi kerak.
4) Saqlash samaradorligi
Muayyan saqlash muddatidan so'ng batareyaning ishlashi turli omillar tufayli o'zgarishi mumkin, bu esa o'z-o'zidan zaryadsizlanish, elektrolitlar oqishi, qisqa tutashuvlar va hokazolarga- olib keladi va bu uning ishlashiga ta'sir qiladi.
5) Tsiklning ishlashi
Tsikl unumdorligi ma'lum zaryadsizlanish qoidalariga-ikkilamchi batareyaning ishlashi oldindan belgilangan darajaga tushmaguncha bardosh bera oladigan zaryadsizlanish davrlari soniga ishora qiladi. Bu batareyaning uzoq muddatli ishonchliligini-baholashning muhim ko'rsatkichlaridan biridir.
6) Xavfsizlik xususiyatlari
Batareyaning xavfsizligi, asosan, g'ayritabiiy foydalanish sharoitida uning xavfsizlik darajasida namoyon bo'ladi. Ushbu g'ayritabiiy foydalanish shartlariga haddan tashqari zaryadlash, qisqa tutashuvlar, tirnoqlarning kirib borishi sinovlari, ezilgan sinovlar, issiq qutiga ta'sir qilish, og'ir ob'ektlar ta'siri va tebranishlar kiradi. Batareyaning bunday ekstremal sharoitlarga bardosh bera olishi uning yirik-ko‘lamli ilovalar uchun yaroqliligini aniqlashning asosiy omillaridan biridir.
Ijobiy va salbiy elektrod materiallarini tayyorlash va tavsiflash uchun uskunalar
tayyorlash
Ijobiy va manfiy elektrod materiallari LFePO4 yoki LiCoO2 kabi musbat elektrodlar va grafit yoki kremniy/uglerod kabi salbiy elektrodlar kabi lityum{0}}ionli batareyalarning asosiy komponentlari hisoblanadi. Turli xil materiallar turli xil tayyorlash usullarini talab qiladi. Ushbu bo'limda tayyorgarlik jarayonida zarur bo'lgan asbob-uskunalar bilan tanishish uchun misol sifatida uchlik musbat elektrod materiallaridan foydalaniladi.
Xarakterlash
Lityum{0}}ionli batareyalarning asosiy materiallari, masalan, musbat va manfiy elektrod materiallari, barcha elektrokimyoviy funktsional materiallar bo'lib, ular lityum-ion batareyalarning elektrokimyoviy ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Moddiy ishlab chiqarish va ishlab chiqish, shuningdek, akkumulyator ishlab chiqarish va qo'llash jarayonida e'tiborga olinishi kerak bo'lgan nisbatan ko'p texnik ko'rsatkichlar mavjud, ammo ular asosan uchta toifaga bo'linadi: birinchi toifa - materialning kristal tuzilishi va mikro tuzilishi; ikkinchi toifa - materialning fizik-kimyoviy ko'rsatkichlari, shu jumladan zarrachalar hajmining taqsimlanishi, o'ziga xos sirt maydoni, kran zichligi va elementar tarkibi (shu jumladan aralashmalar); uchinchi toifa esa materialning quvvat, dastlabki samaradorlik va elektrokimyoviy impedans kabi elektrokimyoviy ishlash ko'rsatkichlari hisoblanadi. Lityum ion batareyasining asosiy materiallarining turli ko'rsatkichlarini aniqlash va tavsiflash materiallarni tadqiq qilish va ishlab chiqish, ishlab chiqarishni nazorat qilish va sifatni ta'minlash uchun katta ahamiyatga ega.
Tugmali litiy{0}}ion batareya ishlab chiqarish uskunasi
Tanga xujayrasi, shuningdek tugmacha yoki yarim{0}}hujayra sifatida ham tanilgan, odatda manfiy elektrod sifatida lityum metalldan, musbat elektrod sifatida esa musbat elektrod materialidan foydalanadi; yoki musbat elektrod sifatida lityum metall va salbiy elektrod sifatida salbiy elektrod materiali. Uning kichik o'lchamlari, elektrod ishlab chiqarishda kam material sarflanishi va yuqori moslashuvchanligi uni litiy{2}}ionli batareyalar uchun faol materiallarni ishlab chiqish va sinovdan o'tkazish uchun muhim qurilmaga aylantiradi.
Elektrod ishlab chiqarish bosqichida zarur bo'lgan materiallar va reagentlar musbat va salbiy elektrod materiallari, o'tkazgichlar, bog'lovchilar va oqim kollektorlarini o'z ichiga oladi. Birinchidan, musbat va salbiy elektrod faol materiallari, o'tkazuvchan moddalar va bog'lovchilar qo'lda silliqlash yoki mexanik homogenlash yordamida ma'lum bir nisbatda bir xilda aralashtiriladi. Keyin, olingan atala mos keladigan oqim kollektoriga qoplanadi. Laboratoriya qoplamasida qoplama usuli atala miqdoriga qarab belgilanadi. Katta shlamlar uchun kichik qoplama mashinasi ishlatiladi (rasm (a)); kichikroq shlamlar uchun qo'lda bo'yash uchun-film hosil qiluvchi qurilma ishlatiladi (rasm (b)). Keyin elektrod quritadigan pechda quritiladi va rulon bilan presslash orqali siqiladi. Dilimlash - bu elektrodni dumaloq bo'laklarga aniq kesish jarayoni. Odatda, rulo{8}}bosilgan elektrod tortish qog'ozi orasiga mahkamlanadi va kichik elektrod bo'laklarini tezda teshib olish uchun zımba mashinasiga joylashtiriladi. Kichik elektrod bo'laklarining diametri zımba mashinasining zımbalama qolipining o'lchamiga qarab sozlanishi mumkin.
