- لتیم آئن بیٹریاں:
- چارج
- SEI تشکیل:
- ایس ای کی اہمیت اور اثرات
- SEI کے فنکشنل پراپرٹیز
- SEI کو کنٹرول کرنا
ان دنوں لتیم آئن بیٹریاں الیکٹرک وہیکلز ، پاور بیک اپ ، موبائلز ، لیپ ٹاپس ، اسمارٹ واچز اور دیگر پورٹیبل الیکٹرانک سامان وغیرہ میں وسیع پیمانے پر اطلاق کی وجہ سے زیادہ توجہ حاصل کررہی ہیں جس کی طلب میں اضافہ ہونے کے ساتھ لتیم بیٹریوں پر کافی تحقیق ہو رہی ہے۔ زیادہ بہتر کارکردگی کے لئے برقی گاڑیاں۔ ایک اہم پیرامیٹر جو لتیم بیٹری کی کارکردگی اور زندگی میں کمی کرتا ہے وہ ہے ٹھوس الیکٹروائلیٹ انٹرفیس (SEI) کی ترقی ،یہ ایک ٹھوس پرت ہے جو لتیم بیٹری کے اندر بنتی ہے جیسے ہی ہم اس کا استعمال شروع کرتے ہیں۔ اس ٹھوس پرت کی تشکیل سے الیکٹروائٹ اور الیکٹروڈ کے بیچ گزرنے کو کافی حد تک بیٹری کی کارکردگی پر اثر پڑتا ہے۔ اس مضمون میں ، ہم اس ٹھوس الیکٹروائلیٹ انٹرفیس (SEI) ، اس کی خصوصیات ، یہ کس طرح تشکیل پاتے ہیں اور لتیم بیٹری کی کارکردگی اور زندگی بھر کو بڑھانے کے ل it اس پر قابو پانے کے طریقوں پر بھی تبادلہ خیال کریں گے ۔ نوٹ کریں کہ کچھ لوگوں نے سالڈ الیکٹروائلیٹ انٹرفیس کو سالڈ الیکٹروائلیٹ انٹرفیس (SEI) بھی کہا ہے ، دونوں شرائط ایک دوسرے کے مابین مجموعی تحقیقی مقالے کے طور پر استعمال ہوتی ہیں لہذا اس پر یہ بحث کرنا مشکل ہے کہ جس کی صحیح اصطلاح ہے۔ اس مضمون کی خاطر ، ہم ٹھوس الیکٹروائلیٹ انٹرفیس پر قائم رہیں گے۔
لتیم آئن بیٹریاں:
اس سے پہلے کہ ہم SEI میں گہرا غوطہ لگائیں ، آئیے لی آئن خلیوں کی بنیادی باتوں پر تھوڑا سا نظر ثانی کریں تاکہ ہم اس تصور کو بہتر طور پر سمجھ سکیں۔ اگر آپ بجلی سے چلنے والی گاڑیوں کے لئے بالکل نئے ہیں ، تو آگے بڑھنے سے پہلے ای وی بیٹریوں کو سمجھنے کے لئے آپ الیکٹرک وہیکل بیٹری آرٹیکل کے بارے میں جاننا چاہتے ہیں۔
لتیم آئن بیٹریاں انوڈ (منفی الیکٹروڈ) ، کیتھوڈ (مثبت الیکٹروڈ) ، الیکٹروائٹ ، اور جداکار سے بنی ہیں ۔
انوڈ: گریفائٹ ، کاربن بلیک ، لتیم ٹائٹانیٹ (ایل ٹی او) ، سلیکن ، اور گرافین کچھ ترجیحی انوڈ مواد ہیں۔ عام طور پر گریفائٹ ، تانبے کے ورق پر لیپت انوڈ کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ گریفائٹ کا کردار لتیم آئنوں کے اسٹوریج میڈیم کے طور پر کام کرنا ہے۔ آزاد لتیم آئنوں کا الٹ جانے والا تکرار گریفائٹ میں آسانی سے کیا جاسکتا ہے کیونکہ اس کی وجہ یہ ہے کہ اس کی آسانی سے بندھی پرتوں والا ڈھانچہ ہے۔
کیتھوڈ: خالص لتیم اس کے بیرونی خول پر ایک بیلنس الیکٹران کا ہونا انتہائی رد عمل اور غیر مستحکم ہوتا ہے ، لہذا ایلومینیم ورق پر لیپت مستحکم لتیم دھات آکسائڈ ، کیتھڈ کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ لتیم دھات آکسائڈ جیسے لتیم نکل مینگنیج کوبالٹ آکسائڈ ("NMC" ، LiNixMnyCozO2) ، لتیم نکل کوبالٹ ایلومینیم آکسائڈ ("NCA" ، LiNiCoAlO2) ، لتیم مینگنیج آکسائڈ ("LMO" ، LiMn2P4) ، لیتھیم IF) ، لتیم کوبالٹ آکسائڈ (LiCoO2 ، "LCO") کیتھوڈس کے بطور استعمال ہوتے ہیں۔
الیکٹرویلیٹ: منفی اور مثبت الیکٹروڈ کے مابین الیکٹرویلیٹ ایک اچھ ی آئنک کنڈکٹر اور الیکٹرانک انسولیٹر ہونا چاہئے جس کا مطلب ہے کہ اسے لتیم آئنوں کی اجازت دینی ہوگی اور چارجنگ اور خارج ہونے والے مادہ کے عمل کے دوران اس کے ذریعہ الیکٹرانوں کو روکنا ہوگا۔ ایک الیکٹرولائٹ نامیاتی کاربونیٹ سالوینٹس جیسے ایتھیلین کاربونیٹ یا ڈائیٹائل کاربونیٹ اور لی آئن نمکیات جیسے لتیم ہیکسافلووروفاسفیٹ (LiPF6) ، لیتھیم پیروکلوٹریٹ (LiClO4) ، لیتھیم ہیکس فلووراسینیٹ مونوہائیڈریٹ (LiAsF6) ، لیتھیم t3 اور لیتھیم t33 کا ایک مرکب ہے۔ ٹیٹرافلووروبوریٹ (LiBF4)۔
جداکار: علیحدہ کرنے والا الیکٹروائلیٹ میں ایک اہم جز ہے۔ یہ انوڈ اور کیتھڈ کے مابین ایک موصل تہہ کا کام کرتا ہے تاکہ ان کے مابین شارٹ سرکٹ سے بچ سکے جبکہ لتیم آئنوں کو کیتھڈ سے انوڈ اور چارج کرنے اور خارج ہونے والے مادہ کے دوران اس کے برعکس اجازت دیتا ہے۔ لتیم آئن بیٹریوں میں زیادہ تر پولیولیفن جداکار کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔
چارج
چارجنگ کے عمل کے دوران جب ہم بیٹری کے پار پاور سورس کو مربوط کرتے ہیں تو ، لتیم ایٹم کو متحرک کرتا ہے ، مثبت الیکٹروڈ پر لتیم آئن اور الیکٹران دیتا ہے۔ یہ لی آئن الیکٹرویلیٹ سے گذرتی ہیں اور منفی الیکٹروڈ میں محفوظ ہوجاتی ہیں ، جبکہ الیکٹران بیرونی سرکٹ میں سفر کرتے ہیں۔ خارج ہونے والے مادہ کے عمل کے دوران جب ہم بیرونی بوجھ کو پوری طرح سے بیٹری سے جوڑتے ہیں تو ، منفی الیکٹروڈ میں ذخیرہ شدہ غیر مستحکم لی آئنز دھات کے آکسائڈ میں واپس مثبت الیکٹروڈ پر جاتے ہیں اور الیکٹران بوجھ کے ذریعے گردش کرتے ہیں۔ یہاں ایلومینیم اور تانبے کی ورقیں موجودہ جمعکار کے طور پر کام کرتی ہیں۔
SEI تشکیل:
لی آئن بیٹریوں میں ، پہلے معاوضے کے ل، ، مثبت الیکٹروڈ کے ذریعہ دیئے گئے لیتھیم آئن کی مقدار پہلے اتنے خارج ہونے والے لتیم آئنوں کی تعداد سے کم ہے جو پہلے خارج ہونے والے مادہ کے بعد کیتھوڈ میں واپس گئی تھی ۔ یہ SEI (ٹھوس الیکٹروائلیٹ انٹرفیس) کی تشکیل کی وجہ سے ہے۔ پہلے چند چارج اور خارج ہونے والے چکروں کے ل when ، جب الیکٹروائٹ الیکٹروڈ کے ساتھ رابطے میں آجاتا ہے تو ، الیکٹروائٹ میں محلول ہوجاتا ہے جو چارج کے دوران لتیم آئنوں کے ساتھ ہوتا ہے اور الیکٹروڈ کے ساتھ رد عمل ظاہر ہوتا ہے اور گلنا شروع ہوجاتا ہے۔ اس سڑن کا نتیجہ LiF ، Li 2 O ، LiCl ، Li 2 CO 3 مرکبات کی تشکیل میں ہوتا ہے۔ یہ اجزاء الیکٹروڈ پر تیز تر ہوجاتے ہیں اور کچھ نینو میٹر کی موٹی پرتیں تشکیل دیتے ہیں جسے ٹھوس الیکٹروائٹ انٹرفیس (SEI) کہتے ہیں ۔ یہ گزرنے والی پرت الیکٹروڈ کو سنکنرن اور الیکٹروائلیٹ کے مزید استعمال سے بچاتی ہے ، ایس ای کی تشکیل دو مراحل میں ہوتی ہے۔
SEI تشکیل کے مراحل:
ایسیوآئ تشکیل کا پہلا مرحلہ انوڈ میں لتیم آئنوں کو شامل کرنے سے پہلے ہوتا ہے۔ اس مرحلے پر ، غیر مستحکم اور انتہائی مزاحم SEI پرت فارم۔ ایس ای آئ پرت کی تشکیل کا دوسرا مرحلہ انوڈ پر لتیم آئنوں کے تعل.ق کے ساتھ بیک وقت ہوتا ہے۔ SEI کے نتیجے میں فلم غیر محفوظ ، کمپیکٹ ، متفاوت ، الیکٹرانوں کی سرنگ میں اضافے اور لتیم آئنوں کے لئے موزوں ہے۔ ایک بار جب SEI پرت تشکیل پا جاتا ہے ، تو یہ الیکٹروڈ میں گزرنے والی پرت کے ذریعے الیکٹرویلیٹ تحریک کی مزاحمت کرتا ہے۔ تاکہ یہ الیکٹروائڈ اور لتیم آئنوں کے مابین مزید رد عمل کو کنٹرول کرتا ہے ، الیکٹروڈ پر الیکٹران اور اس طرح SEI کی مزید نمو کو روکتا ہے۔
ایس ای کی اہمیت اور اثرات
الیکٹروائٹ میں SEI پرت سب سے اہم اور کم سمجھا جزو ہے۔ اگرچہ SEI پرت کی دریافت حادثاتی ہے ، لیکن طویل زندگی ، سائیکل کی اچھی صلاحیت ، اعلی کارکردگی ، حفاظت اور بیٹری کی استحکام کے ل SE ایک موثر SEI پرت اہم ہے ۔ ایس ای آئی پرت کی تشکیل بہتر کارکردگی کے لteries بیٹریوں کے ڈیزائننگ میں ایک اہم غور ہے ۔ الیکٹروڈس پر اچھی طرح سے عمل پیرا ہوا SEI الیکٹرولائٹ کے مزید استعمال کو روکنے کے ذریعے اچھی سائیکلنگ کی قابلیت کو برقرار رکھتا ہے۔ SEI پرت کی porosity اور موٹائی کی مناسب ٹننگ اس کے ذریعے لتیم آئنوں کی چالکتا کو بہتر بناتی ہے ، اس کے نتیجے میں بیٹری کا عمل بہتر ہوتا ہے۔
SEI پرت کی ناقابل واپسی تشکیل کے دوران ، مستقل طور پر الیکٹرولائٹ اور لیتھیم آئنوں کی کھپت کی جاتی ہے۔ اس طرح SEI کی تشکیل کے دوران لتیم آئنوں کی کھپت کا نتیجہ مستقل طور پر ضائع ہوتا ہے ۔ متعدد بار بار چارجز اور خارج ہونے والے چکروں کے ساتھ SEI کی نمو ہوگی ، جو بیٹری کی رکاوٹ ، درجہ حرارت میں اضافے ، اور بجلی کی ناقص کثافت میں اضافے کا سبب بنتی ہے۔
SEI کے فنکشنل پراپرٹیز
SEI بیٹری میں ناگزیر ہے۔ تاہم ، SEI کا اثر کم کیا جاسکتا ہے اگر پرت تشکیل دی گئی مندرجہ ذیل پر عمل کرے
- الیکٹروائٹس سے الیکٹرانوں کے براہ راست رابطے کو روکنا پڑتا ہے کیونکہ الیکٹروڈس اور الیکٹروائلیٹ سے الیکٹرانوں کے مابین رابطے الیکٹرویلیٹ کی کمی اور کمی کا سبب بنتا ہے۔
- یہ ایک اچھا آئنک کنڈکٹر ہونا ضروری ہے ۔ اسے لتیم آئنوں کو الیکٹروائٹ سے الیکٹروڈ میں بہنے دیاجائے
- یہ کیمیائی طور پر مستحکم ہونا ہے اس کا مطلب ہے کہ یہ الیکٹروائلیٹ کے ساتھ کوئی رد عمل ظاہر نہیں کرسکتا ہے اور اسے الیکٹرولائٹ میں ناقابل تحویل ہونا چاہئے
- اس کو میکانکی طور پر مستحکم ہونا ہوگا جس کا مطلب ہے کہ چارجنگ اور خارج ہونے والے چکروں کے دوران توسیع اور سنکچن کے دباؤ کو برداشت کرنے کے ل it اس میں ایک اعلی طاقت ہونی چاہئے۔
- اس کو مختلف آپریٹنگ درجہ حرارت اور صلاحیتوں پر استحکام برقرار رکھنا ہے
- اس کی موٹائی چند نینو میٹر کے قریب ہونی چاہئے
SEI کو کنٹرول کرنا
استحکام اور SEI کا کنٹرول سیل کی بہتر کارکردگی اور محفوظ کاروائی کے لئے بہت اہم ہے۔ الیکٹروڈ پر ALD (جوہری پرت جمع) اور MLD (مالیکیولر پرت جمع) کوٹنگ SEI کی نمو کو کنٹرول کرتے ہیں۔
ال 2 او 3 (اے ایل ڈی کوٹنگ) الیکٹروڈ کنٹرولز پر لیپت 9.9 ای وی کے بینڈ گیپ کے ساتھ اور الیکٹران کی منتقلی کی سست شرح کی وجہ سے ایس ای کی نمو کو مستحکم کرتی ہے۔ اس سے الیکٹرولائٹ کی گلنا اور لی آئن کی کھپت میں کمی آئے گی۔ اسی طرح ایلومینیم الکو آکسائیڈ ، ایم ایل ڈی کوٹنگز میں سے ایک ایس ای پرت کی تعمیر کو کنٹرول کرتا ہے۔ یہ ALD اور MLD ملعمع کاری کی گنجائش کو کم کرتے ہیں ، کولمبک کارکردگی کو بہتر بناتے ہیں۔