लिथियम-आयन बैटरी संरचना

लिथियम-आयन बैटरी की संरचना और पुनर्चक्रण

लिथियम आयन बैटरीइलेट्रोलाइट, विभाजक, कैथोड और एनोड और केस से बना है।

इलेक्ट्रोलाइटलिथियम-आयन बैटरी में जेल या पॉलिमर, या जेल और पॉलिमर का मिश्रण हो सकता है।

ली-आयन बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट बैटरी में आयनों के परिवहन के लिए एक माध्यम के रूप में कार्य करता है।इसमें आमतौर पर लिथियम लवण और कार्बनिक सॉल्वैंट्स होते हैं।इलेक्ट्रोलाइट लिथियम-आयन बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच आयन परिवहन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि बैटरी उच्च वोल्टेज और उच्च ऊर्जा घनत्व प्राप्त कर सकती है।इलेक्ट्रोलाइट आम तौर पर उच्च शुद्धता वाले कार्बनिक सॉल्वैंट्स, लिथियम इलेक्ट्रोलाइट लवण और आवश्यक योजक से बना होता है जो विशिष्ट परिस्थितियों में विशिष्ट अनुपात में सावधानीपूर्वक संयुक्त होते हैं।

कैथोड सामग्रीलिथियम-आयन बैटरी के प्रकार:

• LiCoO2
• Li2MnO3
• LiFePO4
• एनसीएम
• एनसीए

 कैथोड सामग्री में पूरी बैटरी की 30% से अधिक लागत शामिल होती है।

एनोडलिथियम-आयन बैटरी में शामिल है

फिर लिथियम-आयन बैटरी के एनोड में पूरी बैटरी की लगभग 5-10 प्रतिशत लागत होती है।कार्बन-आधारित एनोड सामग्री लिथियम-आयन बैटरी के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली एनोड सामग्री है।पारंपरिक धातु लिथियम एनोड की तुलना में, इसमें उच्च सुरक्षा और स्थिरता है।कार्बन-आधारित एनोड सामग्री मुख्य रूप से प्राकृतिक और कृत्रिम ग्रेफाइट, कार्बन फाइबर और अन्य सामग्रियों से आती हैं।उनमें से, ग्रेफाइट मुख्य सामग्री है, जिसमें उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र और विद्युत चालकता होती है, और कार्बन सामग्री में भी अच्छी रासायनिक स्थिरता और पुनर्चक्रण क्षमता होती है।हालाँकि, कार्बन-आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों की क्षमता अपेक्षाकृत कम है, जो उच्च क्षमता के लिए कुछ अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है।इसलिए, वर्तमान में नई कार्बन सामग्री और मिश्रित सामग्री पर कुछ शोध चल रहे हैं, जिससे कार्बन-आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की क्षमता और चक्र जीवन में और सुधार होने की उम्मीद है।

इसमें अभी भी सिलिकॉन-कार्बन नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री है।सिलिकॉन (Si) सामग्री: पारंपरिक कार्बन नकारात्मक इलेक्ट्रोड की तुलना में, सिलिकॉन नकारात्मक इलेक्ट्रोड में उच्च विशिष्ट क्षमता और ऊर्जा घनत्व होता है।हालांकि, सिलिकॉन सामग्री की बड़ी विस्तार दर के कारण, इलेक्ट्रोड के वॉल्यूम विस्तार का कारण बनना आसान है, जिससे बैटरी का जीवन छोटा हो जाता है।

विभाजकलिथियम-आयन बैटरी बैटरी के प्रदर्शन और सुरक्षा को सुनिश्चित करने का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।विभाजक का मुख्य कार्य सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड को अलग करना है, और साथ ही, यह आयन आंदोलन के लिए एक चैनल भी बना सकता है और आवश्यक इलेक्ट्रोलाइट को बनाए रख सकता है।लिथियम-आयन बैटरी विभाजक का प्रदर्शन और संबंधित पैरामीटर निम्नानुसार प्रस्तुत किए गए हैं:

1. रासायनिक स्थिरता: डायाफ्राम में उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध और कार्बनिक विलायक स्थितियों के तहत उम्र बढ़ने का प्रतिरोध होना चाहिए, और उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता जैसी कठोर परिस्थितियों में स्थिर प्रदर्शन बनाए रख सकता है।

2. यांत्रिक शक्ति: संयोजन या उपयोग के दौरान क्षति को रोकने के लिए पर्याप्त तन्य शक्ति और पहनने के प्रतिरोध को सुनिश्चित करने के लिए विभाजक में पर्याप्त यांत्रिक शक्ति और लोच होनी चाहिए।

3. आयनिक चालकता: कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली के तहत, आयनिक चालकता जलीय इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली की तुलना में कम है, इसलिए विभाजक में कम प्रतिरोध और उच्च आयनिक चालकता की विशेषताएं होनी चाहिए।साथ ही, प्रतिरोध को कम करने के लिए, इलेक्ट्रोड क्षेत्र को जितना संभव हो उतना बड़ा बनाने के लिए विभाजक की मोटाई जितनी संभव हो उतनी पतली होनी चाहिए।

4. थर्मल स्थिरता: जब बैटरी संचालन के दौरान ओवरचार्ज, ओवरडिस्चार्ज और शॉर्ट सर्किट जैसी असामान्यताएं या विफलताएं होती हैं, तो विभाजक में अच्छी थर्मल स्थिरता होनी चाहिए।एक निश्चित तापमान पर, डायाफ्राम को नरम या पिघलना चाहिए, जिससे बैटरी का आंतरिक सर्किट अवरुद्ध हो जाएगा और बैटरी सुरक्षा दुर्घटनाओं को रोका जा सकेगा।

5. पर्याप्त गीलापन और नियंत्रणीय छिद्र संरचना: विभाजक को सुनिश्चित करने के लिए विभाजक की छिद्र संरचना और सतह कोटिंग में पर्याप्त गीलापन नियंत्रण होना चाहिए, जिससे बैटरी की शक्ति और चक्र जीवन में सुधार होगा।सामान्यतया, पॉलीथीन फ्लेक (पीपी) और पॉलीथीन फ्लेक (पीई) माइक्रोपोरस डायाफ्राम वर्तमान में सामान्य डायाफ्राम सामग्री हैं, और कीमत अपेक्षाकृत सस्ती है।लेकिन पॉलिएस्टर जैसी अन्य लिथियम-आयन बैटरी विभाजक सामग्री हैं, जिनका प्रदर्शन अच्छा है, लेकिन कीमत अपेक्षाकृत अधिक है।