লিথিয়াম ব্যাটারির ছয়টি সাধারণ প্রকার এবং তাদের প্রধান পারফরম্যান্স পরামিতি

আমরা প্রায়ই ত্রিমাত্রিক লিথিয়াম ব্যাটারি বা লিথিয়াম আয়রন ব্যাটারি সম্পর্কে কথা বলি, যা ক্যাথোড সক্রিয় উপাদানগুলির পরে লিথিয়াম ব্যাটারির নামকরণ করা হয়।এই কাগজে ছয়টি সাধারণ লিথিয়াম ব্যাটারি প্রকার এবং তাদের প্রধান পারফরম্যান্স পরামিতি সংক্ষিপ্তভাবে বর্ণনা করা হয়েছেআমরা সবাই জানি, একই প্রযুক্তিগত রুট সেল, নির্দিষ্ট পরামিতি ঠিক একই নয়, এই কাগজ বর্তমান পরামিতি সাধারণ স্তর দেখায়।ছয়টি লিথিয়াম ব্যাটারির মধ্যে রয়েছে: লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড (LiCoO2), লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ ম্যাঙ্গান্যাট (LiMn2O4), লিথিয়াম নিকেল-কোবাল্ট ম্যাঙ্গান্যাট (LiNiMnCoO2 বা NMC), লিথিয়াম নিকেল-কোবাল্ট অ্যালুমিনেট (LiNiCoAlO2 বা NCA),লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LiFePO4) এবং লিথিয়াম টাইটান্যাট (Li4Ti5O12).

লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড (LiCoO2) এর উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইডকে মোবাইল ফোন, ল্যাপটপ এবং ডিজিটাল ক্যামেরার জন্য একটি জনপ্রিয় পছন্দ করে তোলে।ব্যাটারি একটি কোবাল্ট-অক্সাইড ক্যাথোড এবং একটি গ্রাফাইট-কার্বন অ্যানোড গঠিতক্যাথোডের একটি স্তরযুক্ত কাঠামো রয়েছে, যার সময় লিথিয়াম আয়নগুলি অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে চলে যায় এবং চার্জিং প্রক্রিয়া বিপরীত দিকে প্রবাহিত হয়। ক্যাথোডের একটি স্তরযুক্ত কাঠামো রয়েছে।ডিসচার্জের সময়, লিথিয়াম আয়নগুলি অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে চলে যায়; চার্জিংয়ের সময় ক্যাথোড থেকে অ্যানোডে প্রবাহিত হয়। লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইডের অসুবিধা হ'ল এর অপেক্ষাকৃত সংক্ষিপ্ত জীবন,নিম্ন তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং সীমিত লোড ক্ষমতা (নির্দিষ্ট ক্ষমতা)অন্যান্য কোবাল্ট হাইব্রিড লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির মতো, লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড গ্রাফাইট অ্যানোড ব্যবহার করে এবং এর চক্রের জীবন মূলত সলিড ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেস (এসইআই) দ্বারা সীমাবদ্ধ,প্রধানত এসইআই ফিল্মের ধীরে ধীরে ঘনকরণে প্রতিফলিত হয়, এবং দ্রুত চার্জিং বা নিম্ন তাপমাত্রা চার্জিং প্রক্রিয়াতে অ্যানোড লিথিয়াম প্রলেপ। নতুন উপাদান সিস্টেম জীবন উন্নত করতে নিকেল, ম্যাঙ্গানিজ এবং / অথবা অ্যালুমিনিয়াম যোগ,লোড ক্ষমতা এবং খরচ কমাতে. লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড ক্ষমতা বেশী একটি বর্তমান চার্জ এবং নিষ্কাশন করা উচিত নয়.400mAh শুধুমাত্র কম বা সমান 2 এ চার্জ এবং নিষ্কাশন করা যেতে পারে,400mA. জোর করে দ্রুত চার্জিং বা 2400mA এর বেশি লোড প্রয়োগ করা ওভারহিটিং এবং ওভারলোড স্ট্রেস সৃষ্টি করতে পারে। সর্বোত্তম দ্রুত চার্জিংয়ের জন্য নির্মাতারা 0 এর চার্জ গুণককে সুপারিশ করে।8C বা প্রায় 2ব্যাটারি সুরক্ষা সার্কিট শক্তি ইউনিটের চার্জিং এবং ডিসচার্জিং রেটকে প্রায় 1C এর নিরাপত্তা স্তরে সীমাবদ্ধ করে।

লিথিয়াম ম্যাঙ্গান্যাট (LiMn2O4) লিথিয়াম স্পিনেল ম্যাঙ্গান্যাট ব্যাটারি প্রথম প্রকাশিত হয় ১৯৮৩ সালে। ১৯৯৬ সালে, মলি এনার্জি ক্যাথোড উপাদান হিসাবে লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড সহ লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বাণিজ্যিকীকরণ করে।আর্কিটেকচারটি একটি 3-মাত্রিক স্পিনেল কাঠামো গঠন করে যা ইলেক্ট্রোড এবং, যার ফলে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের হ্রাস এবং বর্তমান বহন ক্ষমতা উন্নত। স্পিনেলের আরেকটি সুবিধা হ'ল এর উচ্চ তাপীয় স্থিতিশীলতা, উন্নত নিরাপত্তা,কিন্তু সীমিত চক্র এবং ক্যালেন্ডার জীবন. কম ব্যাটারি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের দ্রুত চার্জিং এবং উচ্চ বর্তমান নিষ্কাশন সক্ষম. টাইপ 18650 সেল, লিথিয়াম মঙ্গান্যাট ব্যাটারি 20-30A একটি বর্তমান নিষ্কাশন করতে পারেন,মাঝারি পরিমাণে তাপ জমা হয়. 50A1 সেকেন্ড পর্যন্ত লোড পলসও প্রয়োগ করা যেতে পারে। এই বর্তমানের ধ্রুবক উচ্চ লোড তাপ বাড়িয়ে তোলে, এবং ব্যাটারির তাপমাত্রা 80 ° C (176 ° F) অতিক্রম করতে পারে না।লিথিয়াম ম্যাঙ্গান্যাট বৈদ্যুতিক সরঞ্জামগুলিতে ব্যবহৃত হয়লিথিয়াম ম্যাঙ্গান্যাট লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইডের তুলনায় প্রায় এক তৃতীয়াংশ কম শক্তিশালী।ডিজাইনের নমনীয়তা ইঞ্জিনিয়ারদের ব্যাটারির আয়ু সর্বাধিক করার জন্য বেছে নিতে দেয়, অথবা সর্বাধিক লোড বর্তমান (নির্দিষ্ট ক্ষমতা) বা ক্ষমতা (নির্দিষ্ট শক্তি) বৃদ্ধি করতে। উদাহরণস্বরূপ, 18650 ব্যাটারির দীর্ঘ জীবন সংস্করণটি কেবলমাত্র 1,100mAh এর একটি সংক্ষিপ্ত ক্ষমতা রয়েছে;উচ্চ ক্ষমতা সংস্করণ 1 আছে৫০০ এমএএইচ।

বেশিরভাগ লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড লিথিয়াম নিকেল-ম্যাঙ্গানিজ কোবাল্ট অক্সাইড (এনএমসি) এর সাথে মিশ্রিত হয় যাতে নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধি পায় এবং জীবনকাল বাড়ায়। এই সংমিশ্রণটি প্রতিটি সিস্টেমের জন্য সর্বোত্তম পারফরম্যান্স সরবরাহ করে,এবং অধিকাংশ বৈদ্যুতিক যানবাহন, যেমন নিসান লিফ, শেভ্রোলেট ভোল্ট এবং বিএমডাব্লু আই 3 এর মধ্যে এলএমও (এনএমসি) রয়েছে। ব্যাটারির এলএমও অংশটি প্রায় 30% পৌঁছতে পারে, যা ত্বরান্বিত করার সময় একটি উচ্চ স্রোত সরবরাহ করতে পারে;এবং এনএমসি অংশ একটি দীর্ঘ পরিসীমা প্রদান করে. লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি গবেষণায় লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইডকে কোবাল্ট, নিকেল, ম্যাঙ্গানিজ এবং / অথবা অ্যালুমিনিয়ামকে সক্রিয় ক্যাথোড উপাদান হিসাবে একত্রিত করা হয়। কিছু স্থাপত্যে,অ্যানোডে সামান্য পরিমাণ সিলিকন যোগ করা হয়এটি 25% ক্ষমতা বৃদ্ধি প্রদান করে; যাইহোক, সিলিকন চার্জ এবং নিষ্কাশন সঙ্গে প্রসারিত এবং সংকোচন, যান্ত্রিক চাপ সৃষ্টি,এবং ক্ষমতা বৃদ্ধি প্রায়ই একটি সংক্ষিপ্ত চক্র জীবন সঙ্গে ঘনিষ্ঠভাবে যুক্ত করা হয়এই তিনটি সক্রিয় ধাতু এবং সিলিকন বর্ধিতকরণ সহজেই নির্দিষ্ট শক্তি (ক্ষমতা), নির্দিষ্ট ক্ষমতা (লোড ক্ষমতা) বা জীবন উন্নত করার জন্য নির্বাচন করা যেতে পারে। ভোক্তা ব্যাটারি বড় ক্ষমতা প্রয়োজন,যদিও শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ভাল লোড ক্ষমতা, দীর্ঘ জীবন এবং নিরাপদ এবং নির্ভরযোগ্য পরিষেবা সরবরাহের জন্য ব্যাটারি সিস্টেমের প্রয়োজন।

লিথিয়াম-নিকেল-কোবাল্ট-ম্যাঙ্গানিজ-ম্যাঙ্গান্যাট (LiNiMnCoO2 বা NMC) এর অন্যতম সফল লিথিয়াম-আয়ন সিস্টেম হল নিকেল-নিকেল-ম্যাঙ্গানিজ-কোবাল্ট (NMC) এর ক্যাথোড সংমিশ্রণ।লিথিয়াম ম্যাঙ্গান্যাট এর অনুরূপ, সিস্টেম একটি শক্তি ব্যাটারি বা একটি শক্তি ব্যাটারি হিসাবে কাস্টমাইজ করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, মাঝারি লোড অবস্থার অধীনে একটি 18650 ব্যাটারির NMC এর ক্ষমতা প্রায় 2,600 এমবি।800mAh এবং 4A থেকে 5A স্রাব স্রোত সরবরাহ করতে পারেএকই ধরনের এনএমসি শুধুমাত্র ২,০০০ এমএএইচ ক্ষমতার একটি নির্দিষ্ট শক্তির জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে, কিন্তু 20 এ এর অবিচ্ছিন্ন স্রাবের বর্তমান সরবরাহ করতে পারে। সিলিকন ভিত্তিক অ্যানোড 4000 এমএএইচ ছাড়িয়ে যাবে,কিন্তু লোড ক্ষমতা হ্রাস করা হয় এবং চক্র জীবন সংক্ষিপ্ত হয়গ্রাফাইটে যোগ করা সিলিকনের একটি ত্রুটি রয়েছে, অর্থাৎ, চার্জিং এবং ডিসচার্জের সাথে অ্যানোড প্রসারিত হয় এবং সংকুচিত হয়, যা ব্যাটারির বড় যান্ত্রিক চাপ কাঠামোকে অস্থির করে তোলে।এনএমসির রহস্য হল নিকেল এবং ম্যাঙ্গানিজের মিশ্রণযেমন টেবিল লবণ, যেখানে প্রধান উপাদান সোডিয়াম এবং ক্লোরাইড নিজেই বিষাক্ত, কিন্তু তারা স্বাদ লবণ এবং খাদ্য সংরক্ষণ এজেন্ট হিসাবে মিশ্রিত হয়।নিকেল তার উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তির জন্য পরিচিত, তবে দুর্বল স্থিতিশীলতা রয়েছে; ম্যাঙ্গানিজ স্পিনেল কাঠামো কম অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের অর্জন করে তবে কম নির্দিষ্ট শক্তি। দুটি সক্রিয় ধাতুর পরিপূরক সুবিধা রয়েছে।এনএমসি হল বৈদ্যুতিক সরঞ্জামগুলির জন্য পছন্দের ব্যাটারিক্যাথোডিক সংমিশ্রণগুলি সাধারণত এক তৃতীয়াংশ নিকেল, তৃতীয় ম্যাঙ্গানিজ এবং তৃতীয় কোবাল্ট, যা 1-1-1 নামেও পরিচিত।এটি একটি অনন্য মিশ্রণ প্রদান করে যা কম কোবাল্টের কারণে কাঁচামালের খরচও হ্রাস করেআরেকটি সফল সংমিশ্রণ ছিল এনসিএম, যার মধ্যে ছিল ৫ অংশ নিকেল, ৩ অংশ কোবাল্ট এবং ২ অংশ ম্যাঙ্গানিজ (৫-৩-২) ।ক্যাথোড উপাদান বিভিন্ন পরিমাণ অন্যান্য সমন্বয় ব্যবহার করা যেতে পারেকোবাল্টের উচ্চমূল্যের কারণে ব্যাটারি নির্মাতারা কোবাল্ট থেকে নিকেল ক্যাথোডে স্যুইচ করেছেন। নিকেল ভিত্তিক সিস্টেমগুলির উচ্চ শক্তি ঘনত্ব, কম খরচ,এবং কোবাল্ট-ভিত্তিক ব্যাটারির তুলনায় দীর্ঘতর চক্র জীবন, কিন্তু তাদের ভোল্টেজ একটু কম।

লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LiFePO 4) ১৯৯৬ সালে টেক্সাস বিশ্ববিদ্যালয় আবিষ্কার করে যে রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারির জন্য ক্যাথোড উপাদান হিসাবে ফসফেট ব্যবহার করা যেতে পারে।লিথিয়াম ফসফেটের ভাল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বৈশিষ্ট্য এবং একটি কম প্রতিরোধ আছেএটি ন্যানোস্কেল ফসফেট ক্যাথোড উপাদান ব্যবহার করে অর্জন করা হয়। প্রধান সুবিধাগুলি উচ্চ রেটযুক্ত বর্তমান এবং দীর্ঘ চক্র জীবন; ভাল তাপ স্থিতিশীলতা, উন্নত নিরাপত্তা এবং অপব্যবহার সহনশীলতা।যদি দীর্ঘ সময়ের জন্য উচ্চ ভোল্টেজে রাখা হয়অন্যান্য লিথিয়াম-আয়ন সিস্টেমগুলির তুলনায় লিথিয়াম ফসফ্যাট সমস্ত চার্জিং অবস্থার সাথে আরও সহনশীল এবং কম চাপযুক্ত। অসুবিধাটি হ'ল নিম্ন 3.২ ভোল্ট ব্যাটারির নামমাত্র ভোল্টেজ কোবাল্ট ডোপড লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির চেয়ে স্বতন্ত্র শক্তি কম করেবেশিরভাগ ব্যাটারির ক্ষেত্রে, নিম্ন তাপমাত্রা কর্মক্ষমতা হ্রাস করে, স্টোরেজ তাপমাত্রা বৃদ্ধি সেবা জীবন সংক্ষিপ্ত, এবং লিথিয়াম ফসফেট ব্যতিক্রম নয়।অন্যান্য লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় লিথিয়াম ফসফেটের স্ব-বিসর্জন বেশি, যা পক্বতা এবং আরও ভারসাম্য সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে, যা উচ্চমানের ব্যাটারি ব্যবহার বা উন্নত ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম ব্যবহার করে প্রতিস্থাপন করা যেতে পারে,কিন্তু উভয় পদ্ধতি ব্যাটারি প্যাক খরচ বৃদ্ধিব্যাটারি জীবন উত্পাদন প্রক্রিয়ার অশুচিতা খুব সংবেদনশীল, এবং জল ডোপিং প্রতিরোধ করতে পারে না।কিছু ব্যাটারির সর্বনিম্ন জীবনকাল মাত্র ৫০টি চক্র. চিত্র 9 লিথিয়াম ফসফেটের বৈশিষ্ট্যগুলি সংক্ষিপ্তভাবে দেখায়। লিথিয়াম ফসফেট সাধারণত সীসা-অ্যাসিড স্টার্টার ব্যাটারির পরিবর্তে ব্যবহৃত হয়। চারটি সিরিজের সেল 12.80V উত্পাদিত,সিরিজের ছয়টি ২ ভোল্ট লিড-এসিড সেলগুলির অনুরূপ ভোল্টেজ সহ. গাড়িটি 14.40V ((2.40V / ব্যাটারি) তে সীসা অ্যাসিড চার্জ করে এবং ভাসমান অবস্থায় চার্জ থাকে।ভাসমান চার্জের উদ্দেশ্য হল পূর্ণ চার্জিং স্তর বজায় রাখা এবং লিড-এসিড ব্যাটারিগুলির সালফেশন প্রতিরোধ করা.

লিথিয়াম নিকেল-কোবাল্ট অ্যালুমিনেট (LiNiCoAlO2 বা NCA) লিথিয়াম নিকেল-কোবাল্ট অ্যালুমিনেট ব্যাটারি বা NCA 1999 সাল থেকে ব্যবহৃত হয়েছে। এটি একটি উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি আছে,বেশ ভাল নির্দিষ্ট ক্ষমতা এবং দীর্ঘ সেবা জীবন NMC অনুরূপসিকিউরিটি আর খরচ কমই।

লিথিয়াম টাইটান্যাট (Li4Ti5O12) লিথিয়াম টাইটান্যাট অ্যানোড ব্যাটারি ১৯৮০ এর দশক থেকে পরিচিত। লিথিয়াম টাইটান্যাট একটি সাধারণ লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির অ্যানোডের গ্রাফাইটকে প্রতিস্থাপন করে,এবং উপাদান একটি স্পিনেল গঠন গঠনক্যাথোডটি লিথিয়াম ম্যাঙ্গান্যাট বা এনএমসি হতে পারে। লিথিয়াম টাইটান্যাট একটি নামমাত্র ব্যাটারি ভোল্টেজ 2.40V আছে, যা দ্রুত চার্জ করা যেতে পারে, এবং 10C একটি উচ্চ নিষ্কাশন বর্তমান প্রদান করে।প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে চক্রের সংখ্যা বেশি বলে মনে করা হয়. লিথিয়াম টাইটান্যাট নিরাপদ এবং নিম্ন তাপমাত্রা নিষ্কাশন বৈশিষ্ট্য আছে, 30 °C (-22 °F) এ ক্ষমতা 80% অর্জন। LTO (সাধারণত Li4Ti5O12) শূন্য প্রসার আছে,দ্রুত চার্জিং এবং নিম্ন তাপমাত্রা চার্জিংয়ের সময় কোনও এসইআই ঝিল্লি গঠন এবং কোনও লিথিয়াম ইলেক্ট্রোপ্লেটিং ঘটনা নেই, তাই এটি ঐতিহ্যগত কোবাল্ট মিশ্রিত লিথিয়াম-আয়ন এবং গ্রাফাইট অ্যানোডের তুলনায় ভাল চার্জ-বিসর্জন কর্মক্ষমতা আছে। উচ্চ তাপমাত্রায় তাপ স্থায়িত্ব অন্যান্য লিথিয়াম-আয়ন সিস্টেমের তুলনায় ভাল;কিন্তুলিথিয়াম টাইটান্যাট ২.৮০ ভোল্ট এবং ১.৮০ ভোল্ট এ চার্জ করা হয়।চিত্র 13 লিথিয়াম টাইটান্যাট ব্যাটারির বৈশিষ্ট্য দেখায়. সাধারণ ব্যবহারগুলি হল বৈদ্যুতিক ড্রাইভট্রেন, ইউপিএস এবং সৌর রাস্তার আলো। এনসিএ সর্বোচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি উপভোগ করে; তবে,লিথিয়াম ম্যাঙ্গান্যাট এবং লিথিয়াম আয়রন ফসফেট উচ্চতর নির্দিষ্ট ক্ষমতা এবং তাপ স্থিতিশীলতা প্রদান করে. লিথিয়াম টাইটান্যাট সর্বোত্তম সেবা জীবন আছে.