একটি লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি কি - ডিভাইস এবং প্রকার

ইলেকট্রনিক ডিভাইসের গতিশীলতার মূল উপাদান হল রিচার্জেবল ব্যাটারি (ব্যাটারি)। তাদের দীর্ঘতম সম্ভাব্য স্বায়ত্তশাসন নিশ্চিত করার জন্য ক্রমবর্ধমান চাহিদাগুলি এই ক্ষেত্রে ধ্রুবক গবেষণাকে উদ্দীপিত করে এবং নতুন প্রযুক্তিগত সমাধানগুলির উত্থানের দিকে পরিচালিত করে।

ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত নিকেল-ক্যাডমিয়াম (Ni-Cd) এবং নিকেল-ধাতু হাইড্রাইড (Ni-MH) ব্যাটারি, একটি বিকল্প হাজির - প্রথম লিথিয়াম ব্যাটারি, এবং তারপর আরও উন্নত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি (লি-আয়ন)।

ইতিহাস

এই ধরণের প্রথম ব্যাটারি 1970 এর দশকে উপস্থিত হয়েছিল। তারা তাদের উন্নত বৈশিষ্ট্যের কারণে অবিলম্বে চাহিদা হয়ে ওঠে। কোষের অ্যানোড লিথিয়াম ধাতু দিয়ে তৈরি ছিল, যার বৈশিষ্ট্যগুলি শক্তির ঘনত্ব বাড়ানো সম্ভব করেছিল। এভাবেই লিথিয়াম ব্যাটারি দেখা গেল।

নতুন ব্যাটারিগুলির একটি উল্লেখযোগ্য ত্রুটি ছিল - বিস্ফোরণ এবং ইগনিশনের একটি বর্ধিত ঝুঁকি। কারণটি ছিল ইলেক্ট্রোডগুলির পৃষ্ঠে একটি লিথিয়াম ফিল্ম তৈরি করা, যা তাপমাত্রার স্থিতিশীলতার লঙ্ঘনের দিকে পরিচালিত করেছিল। সর্বাধিক লোডের মুহুর্তে, ব্যাটারিটি বিস্ফোরিত হতে পারে।

প্রযুক্তিটি পরিমার্জিত হয়েছিল, যার ফলস্বরূপ ব্যাটারির উপাদানগুলিতে বিশুদ্ধ লিথিয়াম পরিত্যাগ করা হয়েছিল এর ইতিবাচক চার্জযুক্ত আয়নগুলি ব্যবহার করার পক্ষে।লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি একটি সফল সমাধান হিসাবে প্রমাণিত হয়েছে।

এই ধরনের আয়ন ব্যাটারি বৃহত্তর সুরক্ষা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যা শক্তির ঘনত্বের সামান্য হ্রাস দ্বারা প্রাপ্ত হয়, তবে ধ্রুবক প্রযুক্তিগত অগ্রগতি এই সূচকটির ক্ষতি কমিয়ে আনা সম্ভব করেছে।

যন্ত্র

ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির প্রবর্তন কার্বন উপাদানের ক্যাথোড (গ্রাফাইট) এবং কোবাল্ট অক্সাইডের একটি অ্যানোড সহ একটি ব্যাটারির বিকাশের সাথে একটি যুগান্তকারী অর্জন করেছে।

ব্যাটারি ডিসচার্জ করার প্রক্রিয়ায়, ক্যাথোড উপাদান থেকে লিথিয়াম আয়নগুলি সরানো হয় এবং বিপরীত ইলেক্ট্রোডের কোবাল্ট অক্সাইডে অন্তর্ভুক্ত করা হয়; চার্জ করার সময়, প্রক্রিয়াটি বিপরীত দিকে এগিয়ে যায়। এইভাবে, লিথিয়াম আয়নগুলি এক ইলেক্ট্রোড থেকে অন্য ইলেক্ট্রোডে চলে যাওয়ার দ্বারা বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি হয়।

লি-আয়ন ব্যাটারি নলাকার এবং প্রিজম্যাটিক ডিজাইনে তৈরি করা হয়। নলাকার নকশায়, ইলেক্ট্রোলাইট-অন্তর্ভুক্ত উপাদান দ্বারা পৃথক ফ্ল্যাট ইলেক্ট্রোডের দুটি ফিতা কুণ্ডলী করা হয় এবং একটি সিল করা ধাতব কেসে রাখা হয়। ক্যাথোড উপাদান অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল উপর প্রয়োগ করা হয়, এবং তামা ফয়েল উপর anode উপাদান.

ব্যাটারির প্রিজম্যাটিক নকশা একে অপরের উপরে আয়তক্ষেত্রাকার প্লেট স্ট্যাকিং দ্বারা প্রাপ্ত করা হয়। ব্যাটারির এই আকৃতিটি ইলেকট্রনিক ডিভাইসের লেআউটকে আরও ঘন করা সম্ভব করে তোলে। প্রিজম্যাটিক ব্যাটারিগুলি কুণ্ডলীকৃত ইলেক্ট্রোডের সাথেও পাওয়া যায়, একটি সর্পিল বাঁকানো।

অপারেশন এবং জীবন

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির দীর্ঘ, পূর্ণ এবং নিরাপদ অপারেশন সম্ভব যদি অপারেশনের নিয়মগুলি অনুসরণ করা হয়, সেগুলিকে অবহেলা করা শুধুমাত্র পণ্যের পরিষেবা জীবনকে ছোট করবে না, তবে নেতিবাচক পরিণতিও হতে পারে।

অপারেশন

লি-আয়ন ব্যাটারির ক্রিয়াকলাপের মূল প্রয়োজনীয়তা তাপমাত্রার সাথে সম্পর্কিত - অতিরিক্ত গরম করার অনুমতি দেবেন না। উচ্চ তাপমাত্রা সর্বাধিক ক্ষতির কারণ হতে পারে, এবং অতিরিক্ত উত্তাপ একটি বাহ্যিক উত্সের পাশাপাশি ব্যাটারির চাপযুক্ত চার্জিং এবং ডিসচার্জিং মোডের কারণে হতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ, 45 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত গরম করলে ব্যাটারির চার্জ-ধারণ ক্ষমতা 2 ফ্যাক্টর কমে যায়। এই তাপমাত্রা সহজেই অর্জন করা যায় যখন ডিভাইসটি দীর্ঘ সময়ের জন্য সূর্যের সংস্পর্শে থাকে বা যখন শক্তি-নিবিড় অ্যাপ্লিকেশন চালানো হয়।

যদি পণ্যটি অতিরিক্ত গরম হয়ে যায়, এটি সুপারিশ করা হয় যে এটি একটি ঠাণ্ডা জায়গায় স্থাপন করা উচিত, বিশেষত ব্যাটারিটি বন্ধ করে সরিয়ে ফেলার সাথে।

গ্রীষ্মের উত্তাপে ব্যাটারির কার্যক্ষমতা সর্বোত্তমভাবে সংরক্ষণ করতে, আপনার পাওয়ার-সেভিং মোড ব্যবহার করা উচিত, যা বেশিরভাগ মোবাইল ডিভাইসে উপলব্ধ।

নিম্ন তাপমাত্রা আয়ন ব্যাটারির উপরও নেতিবাচক প্রভাব ফেলে, -4°C এর নিচে তাপমাত্রায় ব্যাটারি আর তার পূর্ণ শক্তি সরবরাহ করতে পারে না।

তবে ঠান্ডা উচ্চ তাপমাত্রার মতো লি-আয়ন ব্যাটারির জন্য খারাপ নয় এবং প্রায়শই অপরিবর্তনীয় ক্ষতির দিকে পরিচালিত করে না। ঘরের তাপমাত্রা পর্যন্ত উষ্ণ হওয়ার পরে ব্যাটারির কার্যকারিতা সম্পূর্ণরূপে পুনরুদ্ধার করা সত্ত্বেও, ঠান্ডায় ক্ষমতা হ্রাস ভুলে যাওয়া উচিত নয়।

লি-আয়ন ব্যাটারির অপারেশনের জন্য আরেকটি সুপারিশ - তাদের গভীরভাবে নিঃসৃত হতে দেবেন না। অনেক পূর্ববর্তী প্রজন্মের ব্যাটারির একটি মেমরি প্রভাব ছিল, যার জন্য শূন্যে ডিসচার্জের প্রয়োজন হয় এবং তারপরে সম্পূর্ণ চার্জ করা হয়। লি-আয়ন ব্যাটারির এই প্রভাব নেই, এবং বিক্ষিপ্ত পূর্ণ স্রাবের কোন বিরূপ প্রভাব নেই, তবে ক্রমাগত গভীর নিঃসরণ ক্ষতিকারক। এটি সুপারিশ করা হয় যে চার্জারটি 30% এর চার্জিং স্তরে সংযুক্ত থাকবে৷

আজীবন

Li-Ion ব্যাটারির অনুপযুক্ত ব্যবহার 10-12 ফ্যাক্টর দ্বারা তাদের জীবন ছোট করতে পারে। এই জীবন চার্জিং চক্রের সংখ্যার সাথে সরাসরি সম্পর্কিত। এটা বিশ্বাস করা হয় যে Li-Ion টাইপ ব্যাটারি সম্পূর্ণ স্রাবের সাথে 500 থেকে 1000 চক্র পর্যন্ত প্রতিরোধ করতে পারে। পরবর্তী চার্জের আগে অবশিষ্ট চার্জের একটি উচ্চ শতাংশ ব্যাটারির আয়ু উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে।

যেহেতু লি-আয়ন ব্যাটারির পরিষেবা জীবনকাল অপারেটিং অবস্থার দ্বারা কোন ছোট অংশে নির্ধারিত হয় না, তাই এই ব্যাটারির জন্য সঠিক আয়ু দেওয়া অসম্ভব।গড়পড়তা, যদি প্রয়োজনীয় নিয়মগুলি অনুসরণ করা হয় তবে আপনি এই ধরণের ব্যাটারি 7-10 বছর স্থায়ী হওয়ার আশা করতে পারেন।

চার্জিং প্রক্রিয়া

চার্জ করার সময় অতিরিক্ত সময়ের জন্য চার্জারে ব্যাটারি প্লাগ করা এড়িয়ে চলুন। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি 3.6 ভোল্টের বেশি না হওয়া ভোল্টেজের সাথে স্বাভাবিকভাবে কাজ করবে। ব্যাটারি চার্জার চার্জিং প্রক্রিয়া চলাকালীন ব্যাটারিতে 4.2 ভোল্ট সরবরাহ করবে। চার্জিং সময় অতিক্রম করা হলে, ব্যাটারিতে অবাঞ্ছিত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া শুরু হতে পারে, যা পরবর্তী সমস্ত পরিণতি সহ অতিরিক্ত গরম হতে পারে।

বিকাশকারীরা এই জাতীয় বৈশিষ্ট্যটি বিবেচনায় নিয়েছেন - আধুনিক লি-আয়ন ব্যাটারির চার্জিংয়ের সুরক্ষা একটি বিশেষ অন্তর্নির্মিত ডিভাইস দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় যা ভোল্টেজ অনুমোদিত মাত্রা ছাড়িয়ে গেলে চার্জিং প্রক্রিয়া বন্ধ করে দেয়।

লিথিয়াম ব্যাটারির জন্য, একটি দুই-পর্যায়ের চার্জিং পদ্ধতি হল তাদের চার্জ করার সঠিক উপায়। প্রথম পর্যায়ে একটি ধ্রুবক চার্জিং কারেন্ট প্রদান করে ব্যাটারি চার্জ করা, দ্বিতীয় পর্যায়ে একটি ধ্রুবক ভোল্টেজ প্রদান করা এবং ধীরে ধীরে চার্জিং কারেন্ট কমানো। এই অ্যালগরিদমটি হার্ডওয়্যারটি বেশিরভাগ পরিবারের চার্জারগুলিতে প্রয়োগ করা হয়।

সঞ্চয়স্থান এবং নিষ্পত্তি

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বেশ দীর্ঘ সময়ের জন্য সংরক্ষণ করা যেতে পারে, স্ব-স্রাব প্রতি বছর 10-20% হয়। কিন্তু একই সময়ে পণ্যের বৈশিষ্ট্যে ক্রমান্বয়ে হ্রাস পাচ্ছে (অবক্ষয়)।

এই ধরনের ব্যাটারিকে আর্দ্রতা-প্রমাণযোগ্য জায়গায় +5 ... +25 ডিগ্রি সেলসিয়াসে সংরক্ষণ করার পরামর্শ দেওয়া হয়। শক্তিশালী কম্পন, শক এবং খোলা শিখার নৈকট্য অগ্রহণযোগ্য।

লিথিয়াম-আয়ন কোষের পুনর্ব্যবহারের প্রক্রিয়াটি উপযুক্ত লাইসেন্স রয়েছে এমন বিশেষ সুবিধাগুলিতে করা উচিত। পুনর্ব্যবহৃত ব্যাটারির আনুমানিক 80% উপকরণ নতুন ব্যাটারি উৎপাদনে পুনরায় ব্যবহার করা যেতে পারে।

নিরাপত্তা

একটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি, এমনকি তার ক্ষুদ্র আকারেও বিস্ফোরক স্ব-ইগনিশনের ঝুঁকি বহন করে।এই ধরনের ব্যাটারির এই ধরনের অদ্ভুততার জন্য ডিজাইন থেকে উৎপাদন এবং স্টোরেজ পর্যন্ত সমস্ত পর্যায়ে নিরাপত্তা ব্যবস্থা প্রয়োজন।

লি-আয়ন ব্যাটারির নিরাপত্তার উন্নতির জন্য, একটি ছোট ইলেকট্রনিক সার্কিট বোর্ড, একটি নিয়ন্ত্রণ এবং ব্যবস্থাপনা সিস্টেম যা ওভারলোডিং এবং অতিরিক্ত গরম হওয়া রোধ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, উত্পাদনের সময় তাদের ক্ষেত্রে স্থাপন করা হয়। তাপমাত্রা পূর্বনির্ধারিত সীমার উপরে উঠলে বৈদ্যুতিন প্রক্রিয়া সার্কিটের প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়। কিছু ব্যাটারি মডেলের একটি অন্তর্নির্মিত যান্ত্রিক সুইচ থাকে যা ব্যাটারির ভিতরে চাপ বাড়ার সময় সার্কিট ভেঙে দেয়।

এছাড়াও, ব্যাটারি কেসিংগুলিতে প্রায়শই একটি সুরক্ষা ভালভ থাকে যা জরুরী পরিস্থিতিতে চাপ থেকে মুক্তি দেয়।

লিথিয়াম ব্যাটারির সুবিধা এবং অসুবিধা

এই ধরনের ব্যাটারির সুবিধা হল:

• উচ্চ শক্তি ঘনত্ব;
• কোন মেমরি প্রভাব নেই;
• দীর্ঘ সেবা জীবন;
• কম স্ব-স্রাব হার;
• কোন রক্ষণাবেক্ষণ প্রয়োজন;
• তুলনামূলকভাবে ব্যাপক তাপমাত্রা পরিসরে অপরিবর্তিত অপারেটিং পরামিতি নিশ্চিত করা।

লিথিয়াম ব্যাটারিরও অসুবিধা রয়েছে, যেমন:

• স্বতঃস্ফূর্ত জ্বলনের ঝুঁকি;
• তার পূর্বসূরীদের তুলনায় উচ্চ খরচ;
• একটি অন্তর্নির্মিত নিয়ামকের প্রয়োজন;
• গভীর স্রাবের অবাঞ্ছিততা।

লি-আয়ন ব্যাটারির উত্পাদন প্রযুক্তি ক্রমাগত উন্নতি করছে, অনেক ত্রুটিগুলি ধীরে ধীরে অতীতের জিনিস হয়ে উঠছে।

অ্যাপ্লিকেশন

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির উচ্চ শক্তির ঘনত্ব নির্দেশক তাদের প্রয়োগের প্রধান ক্ষেত্র নির্ধারণ করে - মোবাইল ইলেকট্রনিক ডিভাইস: ল্যাপটপ, ট্যাবলেট, স্মার্টফোন, ক্যামকর্ডার, ক্যামেরা, নেভিগেশন সিস্টেম, বিভিন্ন অন্তর্নির্মিত সেন্সর এবং অন্যান্য অনেক পণ্য।

এই ব্যাটারির নলাকার ফর্ম ফ্যাক্টরের অস্তিত্ব তাদের ফ্ল্যাশলাইট, ল্যান্ডলাইন ফোন এবং অন্যান্য ডিভাইসে ব্যবহার করার অনুমতি দেয় যা আগে ডিসপোজেবল ব্যাটারি থেকে শক্তি ব্যবহার করত।

ব্যাটারি নির্মাণের লিথিয়াম-আয়ন নীতির বেশ কয়েকটি বৈচিত্র রয়েছে, ব্যবহৃত উপকরণের প্রকারভেদ রয়েছে (লিথিয়াম-কোবাল্ট, লিথিয়াম-ম্যাঙ্গানিজ, লিথিয়াম-নিকেল-ম্যাঙ্গানিজ-কোবাল্ট-অক্সাইড ইত্যাদি)। তাদের প্রত্যেকে তার নিজস্ব প্রয়োগের ক্ষেত্র খুঁজে পায়।

মোবাইল ইলেকট্রনিক্স ছাড়াও, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি গ্রুপ নিম্নলিখিত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়:

• হাতে ধরা শক্তি সরঞ্জাম;
• বহনযোগ্য চিকিৎসা সরঞ্জাম;
• নিরবচ্ছিন্ন বিদ্যুৎ সরবরাহ;
• নিরাপত্তা ব্যবস্থা;
• জরুরী আলো মডিউল;
• সৌর বিদ্যুৎ কেন্দ্র;
• বৈদ্যুতিক গাড়ি এবং বৈদ্যুতিক সাইকেল।

লিথিয়াম-আয়ন প্রযুক্তির ক্রমাগত উন্নতি এবং ছোট আকারে উচ্চ ক্ষমতার ব্যাটারি তৈরিতে সাফল্যের পরিপ্রেক্ষিতে, আমরা এই ধরনের ব্যাটারির ব্যবহার সম্প্রসারণের পূর্বাভাস দিতে পারি।

লেবেলিং

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি ব্যাটারির বাইরের আবরণে চিহ্নিত করা হয় এবং আকারের উপর নির্ভর করে কোডিং ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হতে পারে। ব্যাটারি চিহ্নিতকরণের সমস্ত নির্মাতাদের জন্য একটি একক মান এখনও তৈরি করা হয়নি, তবে আপনার নিজেরাই সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পরামিতিগুলি বোঝা এখনও সম্ভব।

লাইনের অক্ষরগুলি কোষের ধরন এবং ব্যবহৃত উপকরণগুলি নির্দেশ করে: প্রথম অক্ষর I লিথিয়াম-আয়ন প্রযুক্তি নির্দেশ করে, পরবর্তী অক্ষর (C, M, F বা N) রাসায়নিক গঠন নির্দিষ্ট করে, তৃতীয় অক্ষর R এর অর্থ হল সেল রিচার্জেবল।

আকারের উপাধিতে থাকা সংখ্যাগুলি মিলিমিটারে ব্যাটারির আকার নির্দেশ করে: প্রথম দুটি সংখ্যা ব্যাস এবং অন্য দুটি দৈর্ঘ্য নির্দেশ করে৷ উদাহরণস্বরূপ, 18650 নির্দেশ করে যে ব্যাস 18 মিমি এবং দৈর্ঘ্য 65 মিমি, 0 নলাকার ফর্ম ফ্যাক্টর নির্দেশ করে।

সারির শেষ অক্ষর এবং সংখ্যাগুলি প্রস্তুতকারক-নির্দিষ্ট ক্ষমতা চিহ্ন। উত্পাদনের তারিখ নির্দেশ করার জন্য কোনও অভিন্ন মানও নেই।

সম্পরকিত প্রবন্ধ: