لتیم آئن بیٹریوں کے اہم اجزاء
(1) کیتھوڈ (مثبت الیکٹروڈ)- فعال مواد میں بنیادی طور پر لتیم کوبالٹ آکسائیڈ، لتیم مینگنیٹ، لتیم آئرن فاسفیٹ، لتیم نکل آکسائیڈ، نکل-کوبالٹ-مینگنیج ٹرنری مواد وغیرہ شامل ہیں۔ 10-20 مائیکرو میٹر کی موٹائی کے ساتھ ایلومینیم فوائل عام طور پر کنڈکٹو کرنٹ جمع کرنے والے کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔
(2) الگ کرنے والا- پلاسٹک کی ایک خاص جھلی جو لتیم آئنوں کو الیکٹرانوں کی موصلیت کے دوران گزرنے دیتی ہے۔ فی الحال، یہ بنیادی طور پر پیئ، پی پی یا ان کے مرکبات سے بنا ہے۔ غیر نامیاتی ٹھوس جداکار بھی ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک ایلومینا لیپت جداکار غیر نامیاتی ٹھوس جداکار کی ایک قسم ہے۔
(3) انوڈ (منفی الیکٹروڈ)- فعال مواد میں بنیادی طور پر گریفائٹ، لیتھیم ٹائٹینیٹ، یا گریفائٹ نما ساخت کے ساتھ کاربن مواد شامل ہیں۔ 7-15 مائکرو میٹر کی موٹائی کے ساتھ تانبے کے ورق کو عام طور پر کنڈکٹیو کرنٹ کلیکٹر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
(4) الیکٹرولائٹ- عام طور پر ایک نامیاتی نظام، جیسے کاربونیٹ پر مبنی سالوینٹس لتیم ہیکسافلووروفاسفیٹ کے ساتھ تحلیل ہوتے ہیں۔ کچھ پولیمر بیٹریاں جیل کی قسم کے الیکٹرولائٹس کو اپناتی ہیں۔
(5) بیٹری کیس- بنیادی طور پر سخت کیسز (اسٹیل کے گولے، ایلومینیم کے گولے، نکل چڑھایا لوہے کے خول وغیرہ) اور نرم پیک کیسز (ایلومینیم پلاسٹک فلم) میں تقسیم کیا گیا ہے۔
چارجنگ کے دوران، لیتھیم آئن کیتھوڈ سے انٹرکیلیٹ اور انوڈ میں انٹرکیلیٹ؛ الٹ ڈسچارج کے دوران ہوتا ہے. اسمبلی سے پہلے ایک الیکٹروڈ کو لتیم-انٹرکیلیٹڈ حالت میں ہونا ضروری ہے۔ لیتھیم انٹرکیلیٹڈ ٹرانزیشن میٹل آکسائڈز جن کی صلاحیت لیتھیم کے مقابلے میں 3 V سے زیادہ ہوتی ہے اور ہوا میں مستحکم ہوتا ہے عام طور پر کیتھوڈ مواد کے طور پر منتخب کیا جاتا ہے، جیسے LiCoO₂، LiNiO₂ اور LiMn₂O₄۔
انوڈ میٹریل لتیم کے انٹرکیل ایبل مرکبات ہوتے ہیں جن میں ممکنہ حد تک لتیم کے قریب ہوتے ہیں، بشمول مختلف کاربن مواد (قدرتی گریفائٹ، مصنوعی گریفائٹ، کاربن فائبر، میسوکاربن مائکروبیڈز وغیرہ) اور دھاتی آکسائیڈ جیسے SnO، SnO₂ اور tin composite SnO⧂Poxide (x=0.4–0.6، y=0.6–0.4، z=(2 + 3x + 5y)/2)۔
الیکٹرولائٹ الکائل کاربونیٹ جیسے ایتھیلین کاربونیٹ (EC)، پروپیلین کاربونیٹ (PC) اور LiPF₆ کے ساتھ تحلیل شدہ کم viscosity ڈائیتھائل کاربونیٹ (DEC) کے مخلوط سالوینٹ سسٹم کو اپناتا ہے۔
الگ کرنے والے PE، PP یا ان کے مرکبات کی polyolefin microporous فلمیں ہیں۔ خاص طور پر، PP/PE/PP تھری لیئر الگ کرنے والے کم پگھلنے والے پوائنٹ اور اعلی پنکچر مزاحمت کے حامل ہوتے ہیں، جو تھرمل سیفٹی فیوز کے طور پر کام کرتے ہیں۔
کیسز سٹیل یا ایلومینیم سے بنے ہوتے ہیں، اور کور اسمبلیاں دھماکہ پروف اور پاور کٹ آف فنکشنز سے لیس ہوتی ہیں۔
کام کرنے کا بنیادی اصول
جب بیٹری چارج کی جاتی ہے تو کیتھوڈ میں لتیم پر مشتمل مرکبات سے لتیم آئن نکالے جاتے ہیں اور الیکٹرولائٹ کے ذریعے انوڈ میں منتقل ہوتے ہیں۔ انوڈ کے کاربن مواد میں متعدد مائیکرو پورس کے ساتھ ایک تہہ دار ڈھانچہ ہوتا ہے، جہاں لتیم آئن سرایت کرتے ہیں۔ زیادہ ایمبیڈڈ لتیم آئنوں کا مطلب ہے چارج کرنے کی زیادہ صلاحیت۔
ڈسچارج کے دوران (جب بیٹری استعمال میں ہوتی ہے)، انوڈ کی کاربن تہوں میں شامل لیتھیم آئن نکالے جاتے ہیں اور واپس کیتھوڈ میں منتقل ہوجاتے ہیں۔ کیتھوڈ میں واپس آنے والے زیادہ لتیم آئن خارج ہونے کی اعلی صلاحیت کے مساوی ہیں۔ بیٹری کی گنجائش جس کا ہم عام طور پر حوالہ دیتے ہیں وہ خارج ہونے والی صلاحیت ہے۔
لتیم آئن بیٹریوں کے چارج ڈسچارج سائیکل کے دوران، لیتھیم آئن کیتھوڈ اور اینوڈ کے درمیان آگے پیچھے شٹل ہوتے ہیں۔ یہ ایک جھولی ہوئی کرسی کے مشابہ ہے: کرسی کے دونوں سرے دو الیکٹروڈز کی نمائندگی کرتے ہیں، اور لتیم آئن ان کے درمیان بار بار حرکت کرتے ہیں۔ لہذا، لتیم آئن بیٹریوں کو راکنگ چیئر بیٹریاں بھی کہا جاتا ہے۔
چارج ڈسچارج میکانزم
لتیم آئن بیٹریوں کی چارجنگ کا عمل دو مراحل پر مشتمل ہوتا ہے: مسلسل کرنٹ چارجنگ اور بتدریج کم ہونے والے کرنٹ کے ساتھ مستقل وولٹیج چارجنگ۔
اوور چارجنگ اور اوور ڈسچارجنگ کیتھوڈ اور اینوڈ کو مستقل نقصان پہنچاتی ہے۔ اوور ڈسچارج انوڈ کاربن کے تہہ دار ڈھانچے کے گرنے کا باعث بنتا ہے، جو بعد میں چارجنگ کے دوران لیتھیم آئنوں کو انٹرکیلیٹ ہونے سے روکتا ہے۔ اوور چارجنگ ضرورت سے زیادہ لتیم آئنوں کو انوڈ کاربن ڈھانچے میں سرایت کر دیتی ہے، جس سے کچھ لتیم آئنوں کو مستقل طور پر نکالا نہیں جا سکتا۔
لیتھیم آئن بیٹری کی کارکردگی کو برقرار رکھنے کے لیے بہترین چارج ڈسچارج پیٹرن اتلی چارجنگ اور اتلی ڈسچارج ہے۔ عام طور پر، 60% ڈیپتھ آف ڈسچارج (DOD) کے تحت سائیکل لائف 100% DOD سے 2-4 گنا زیادہ ہے۔
