లిథియం అయాన్ బ్యాటరీ అంటే ఏమిటి - పరికరం మరియు రకాలు

ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కదలికలో కీలకమైన అంశం పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీ (బ్యాటరీ). వారి సుదీర్ఘమైన స్వయంప్రతిపత్తిని నిర్ధారించడానికి పెరుగుతున్న డిమాండ్లు ఈ రంగంలో స్థిరమైన పరిశోధనను ప్రేరేపిస్తాయి మరియు కొత్త సాంకేతిక పరిష్కారాల ఆవిర్భావానికి దారితీస్తాయి.

విస్తృతంగా ఉపయోగించే నికెల్-కాడ్మియం (Ni-Cd) మరియు నికెల్-మెటల్ హైడ్రైడ్ (Ni-MH) బ్యాటరీలు, ఒక ప్రత్యామ్నాయం కనిపించింది - మొదటి లిథియం బ్యాటరీలు, ఆపై మరింత అధునాతన లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు (Li-ion).

చరిత్ర

ఈ రకమైన మొదటి బ్యాటరీలు 1970 లలో కనిపించాయి. వారి మెరుగైన లక్షణాల కారణంగా వారు వెంటనే డిమాండ్‌లో ఉన్నారు. కణాల యానోడ్ లిథియం మెటల్‌తో తయారు చేయబడింది, దీని లక్షణాలు శక్తి సాంద్రతను పెంచడం సాధ్యం చేసింది. అలా లిథియం బ్యాటరీలు కనిపించాయి.

కొత్త బ్యాటరీలు గణనీయమైన లోపాన్ని కలిగి ఉన్నాయి - పేలుడు మరియు జ్వలన ప్రమాదం పెరిగింది. కారణం ఎలక్ట్రోడ్ల ఉపరితలంపై లిథియం ఫిల్మ్ ఏర్పడటం, ఇది ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వం యొక్క ఉల్లంఘనకు దారితీసింది. గరిష్ట లోడ్ సమయంలో, బ్యాటరీ పేలవచ్చు.

సాంకేతికత శుద్ధి చేయబడింది, దీని ఫలితంగా ధనాత్మకంగా ఛార్జ్ చేయబడిన అయాన్లను ఉపయోగించడం కోసం బ్యాటరీ భాగాలలో స్వచ్ఛమైన లిథియం వదిలివేయబడింది.లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ విజయవంతమైన పరిష్కారంగా నిరూపించబడింది.

ఈ రకమైన అయాన్ బ్యాటరీ ఎక్కువ భద్రతతో వర్గీకరించబడుతుంది, ఇది శక్తి సాంద్రతలో స్వల్ప తగ్గుదల ద్వారా పొందబడుతుంది, అయితే స్థిరమైన సాంకేతిక పురోగతి ఈ సూచిక యొక్క నష్టాన్ని తగ్గించడం సాధ్యం చేసింది.

పరికరం

వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల పరిచయం కార్బన్ పదార్థం (గ్రాఫైట్) యొక్క కాథోడ్ మరియు కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్ యొక్క యానోడ్‌తో బ్యాటరీని అభివృద్ధి చేయడంతో పురోగతిని సాధించింది.

బ్యాటరీని విడుదల చేసే ప్రక్రియలో, లిథియం అయాన్లు కాథోడ్ పదార్థం నుండి తీసివేయబడతాయి మరియు వ్యతిరేక ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క కోబాల్ట్ ఆక్సైడ్‌లో చేర్చబడతాయి; ఛార్జింగ్ సమయంలో, ప్రక్రియ వ్యతిరేక దిశలో కొనసాగుతుంది. అందువలన, విద్యుత్ ప్రవాహం ఒక ఎలక్ట్రోడ్ నుండి మరొకదానికి కదిలే లిథియం అయాన్ల ద్వారా సృష్టించబడుతుంది.

లి-అయాన్ బ్యాటరీలను స్థూపాకార మరియు ప్రిస్మాటిక్ డిజైన్లలో తయారు చేస్తారు. స్థూపాకార రూపకల్పనలో, ఎలక్ట్రోలైట్-ఇంప్రిగ్నేటెడ్ మెటీరియల్ ద్వారా వేరు చేయబడిన ఫ్లాట్ ఎలక్ట్రోడ్ల యొక్క రెండు రిబ్బన్లు చుట్టబడి, మూసివున్న మెటల్ కేసులో ఉంచబడతాయి. క్యాథోడ్ పదార్థం అల్యూమినియం ఫాయిల్‌పై మరియు యానోడ్ పదార్థం రాగి రేకుపై వర్తించబడుతుంది.

బ్యాటరీ యొక్క ప్రిస్మాటిక్ డిజైన్ దీర్ఘచతురస్రాకార ప్లేట్‌లను ఒకదానిపై ఒకటి పేర్చడం ద్వారా పొందబడుతుంది. బ్యాటరీ యొక్క ఈ ఆకృతి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం యొక్క లేఅవుట్‌ను మరింత దట్టంగా చేయడం సాధ్యపడుతుంది. ప్రిస్మాటిక్ బ్యాటరీలు కాయిల్డ్ ఎలక్ట్రోడ్‌లతో కూడా అందుబాటులో ఉన్నాయి, అవి స్పైరల్‌గా వక్రీకృతమవుతాయి.

ఆపరేషన్ మరియు జీవితం

ఆపరేషన్ నియమాలను అనుసరించినట్లయితే లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల యొక్క సుదీర్ఘమైన, పూర్తి మరియు సురక్షితమైన ఆపరేషన్ సాధ్యమవుతుంది, వాటిని నిర్లక్ష్యం చేయడం వలన ఉత్పత్తి యొక్క సేవ జీవితాన్ని తగ్గించడమే కాకుండా, ప్రతికూల పరిణామాలకు కూడా దారితీయవచ్చు.

ఆపరేషన్

Li-Ion బ్యాటరీల ఆపరేషన్ కోసం కీలకమైన అవసరం ఉష్ణోగ్రతకు సంబంధించినది - వేడెక్కడాన్ని అనుమతించవద్దు. అధిక ఉష్ణోగ్రత గరిష్ట నష్టాన్ని కలిగిస్తుంది మరియు బ్యాటరీ యొక్క ఒత్తిడితో కూడిన ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ మోడ్‌ల వల్ల బాహ్య మూలం కారణంగా వేడెక్కడం జరుగుతుంది.

ఉదాహరణకు, 45°C వరకు వేడి చేయడం వలన బ్యాటరీ యొక్క ఛార్జ్-హోల్డింగ్ సామర్ధ్యం 2 కారకం ద్వారా తగ్గుతుంది. పరికరం ఎక్కువ సమయం పాటు సూర్యునికి గురైనప్పుడు లేదా శక్తి-ఇంటెన్సివ్ అప్లికేషన్‌లను అమలు చేస్తున్నప్పుడు ఈ ఉష్ణోగ్రత సులభంగా సాధించబడుతుంది.

ఉత్పత్తి వేడెక్కినట్లయితే, దానిని చల్లని ప్రదేశంలో ఉంచాలని సిఫార్సు చేయబడింది, ప్రాధాన్యంగా బ్యాటరీని ఆపివేసి తీసివేయాలి.

వేసవి వేడిలో బ్యాటరీ పనితీరును ఉత్తమంగా సంరక్షించడానికి, మీరు చాలా మొబైల్ పరికరాల్లో అందుబాటులో ఉండే పవర్-పొదుపు మోడ్‌ను ఉపయోగించాలి.

తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు అయాన్ బ్యాటరీలపై ప్రతికూల ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి, -4 ° C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద బ్యాటరీ ఇకపై పూర్తి శక్తిని అందించదు.

కానీ చలి అధిక ఉష్ణోగ్రతల వలె Li-Ion బ్యాటరీలకు చెడ్డది కాదు మరియు చాలా తరచుగా కోలుకోలేని నష్టానికి దారితీయదు. గది ఉష్ణోగ్రత వరకు వేడెక్కిన తర్వాత బ్యాటరీ పనితీరు పూర్తిగా పునరుద్ధరించబడుతుందనే వాస్తవం ఉన్నప్పటికీ, చలిలో సామర్థ్యం తగ్గడం మర్చిపోకూడదు.

Li-Ion బ్యాటరీల ఆపరేషన్ కోసం మరొక సిఫార్సు - వాటిని లోతుగా విడుదల చేయడానికి అనుమతించవద్దు. అనేక మునుపటి తరాల బ్యాటరీలు మెమరీ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉన్నాయి, దీనికి పూర్తి ఛార్జ్ తర్వాత సున్నాకి డిశ్చార్జ్ అవసరం. Li-Ion బ్యాటరీలు ఈ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉండవు మరియు అప్పుడప్పుడు పూర్తి డిశ్చార్జెస్ ఎటువంటి ప్రతికూల ప్రభావాలను కలిగి ఉండవు, కానీ నిరంతర లోతైన విడుదలలు హానికరం. ఛార్జర్‌ను 30% ఛార్జింగ్ స్థాయిలో కనెక్ట్ చేయాలని సిఫార్సు చేయబడింది.

జీవితకాలం

Li-Ion బ్యాటరీల సరికాని ఉపయోగం 10-12 కారకాలతో వారి జీవితాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఈ జీవితం నేరుగా ఛార్జింగ్ సైకిళ్ల సంఖ్యకు సంబంధించినది. Li-Ion రకం బ్యాటరీలు పూర్తి ఉత్సర్గతో 500 నుండి 1000 చక్రాల వరకు తట్టుకోగలవని నమ్ముతారు. తదుపరి ఛార్జ్‌కి ముందు ఎక్కువ శాతం ఛార్జ్ మిగిలి ఉంటే బ్యాటరీ జీవితాన్ని గణనీయంగా పెంచుతుంది.

Li-Ion బ్యాటరీల సేవా జీవితం యొక్క పొడవు ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల ద్వారా నిర్ణయించబడదు కాబట్టి, ఈ బ్యాటరీలకు ఖచ్చితమైన ఆయుర్దాయం ఇవ్వడం అసాధ్యం.అవసరమైన నియమాలను పాటిస్తే సగటున, మీరు ఈ రకమైన బ్యాటరీ 7-10 సంవత్సరాల పాటు కొనసాగుతుందని మీరు ఆశించవచ్చు.

ఛార్జింగ్ ప్రక్రియ

ఛార్జింగ్ చేసేటప్పుడు ఎక్కువ సమయం పాటు బ్యాటరీని ఛార్జర్‌లోకి ప్లగ్ చేయడం మానుకోండి. లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ సాధారణంగా 3.6 వోల్ట్‌లకు మించని వోల్టేజ్‌తో పని చేస్తుంది. ఛార్జింగ్ ప్రక్రియలో బ్యాటరీ ఛార్జర్‌లు బ్యాటరీకి 4.2 వోల్ట్‌లను సరఫరా చేస్తాయి. ఛార్జింగ్ సమయం మించిపోయినట్లయితే, బ్యాటరీలో అవాంఛనీయ ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ప్రతిచర్యలు ప్రారంభమవుతాయి, ఇది అన్ని తదుపరి పరిణామాలతో వేడెక్కడానికి దారి తీస్తుంది.

డెవలపర్లు అటువంటి లక్షణాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకున్నారు - ఆధునిక Li-Ion బ్యాటరీల ఛార్జింగ్ యొక్క భద్రత ప్రత్యేక అంతర్నిర్మిత పరికరం ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది, ఇది వోల్టేజ్ అనుమతించదగిన స్థాయిని మించి ఉంటే ఛార్జింగ్ ప్రక్రియను ఆపివేస్తుంది.

లిథియం బ్యాటరీల కోసం, వాటిని ఛార్జ్ చేయడానికి రెండు-దశల ఛార్జింగ్ పద్ధతి సరైన మార్గం. మొదటి దశ స్థిరమైన ఛార్జింగ్ కరెంట్‌ను అందించడం ద్వారా బ్యాటరీని ఛార్జ్ చేయడం, రెండవ దశ స్థిరమైన వోల్టేజ్‌ను అందించడం మరియు ఛార్జింగ్ కరెంట్‌ను క్రమంగా తగ్గించడం. ఈ అల్గోరిథం చాలా గృహ ఛార్జర్‌లలో అమలు చేయబడిన హార్డ్‌వేర్.

నిల్వ మరియు పారవేయడం

లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ చాలా కాలం పాటు నిల్వ చేయబడుతుంది, స్వీయ-ఉత్సర్గ సంవత్సరానికి 10-20%. కానీ అదే సమయంలో ఉత్పత్తి (అధోకరణం) యొక్క లక్షణాలలో క్రమంగా తగ్గుదల ఉంది.

అటువంటి బ్యాటరీని తేమ-ప్రూఫ్ స్థానంలో +5 ... +25 ° C వద్ద నిల్వ చేయడానికి సిఫార్సు చేయబడింది. బలమైన కంపనాలు, షాక్‌లు మరియు ఓపెన్ జ్వాలకి సామీప్యత ఆమోదయోగ్యం కాదు.

లిథియం-అయాన్ కణాల రీసైక్లింగ్ ప్రక్రియను తగిన లైసెన్స్ ఉన్న ప్రత్యేక సౌకర్యాల వద్ద నిర్వహించాలి. రీసైకిల్ చేసిన బ్యాటరీల యొక్క దాదాపు 80% పదార్థాలను కొత్త బ్యాటరీల ఉత్పత్తిలో తిరిగి ఉపయోగించుకోవచ్చు.

భద్రత

లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ, దాని చిన్న పరిమాణంలో కూడా, పేలుడు స్వీయ-జ్వలన ప్రమాదాన్ని కలిగి ఉంటుంది.ఈ రకమైన బ్యాటరీ యొక్క అటువంటి విశిష్టతకు డిజైన్ నుండి ఉత్పత్తి మరియు నిల్వ వరకు అన్ని దశలలో భద్రతా చర్యలు అవసరం.

Li-Ion బ్యాటరీల భద్రతను మెరుగుపరచడానికి, ఒక చిన్న ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్ బోర్డ్, ఓవర్‌లోడింగ్ మరియు వేడెక్కడం నిరోధించడానికి రూపొందించబడిన నియంత్రణ మరియు నిర్వహణ వ్యవస్థ, తయారీ సమయంలో వాటి విషయంలో ఉంచబడుతుంది. ముందుగా నిర్ణయించిన పరిమితి కంటే ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు ఎలక్ట్రానిక్ మెకానిజం సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతిఘటనను పెంచుతుంది. కొన్ని బ్యాటరీ నమూనాలు అంతర్నిర్మిత మెకానికల్ స్విచ్‌ను కలిగి ఉంటాయి, ఇది బ్యాటరీ లోపల ఒత్తిడి పెరిగినప్పుడు సర్క్యూట్‌ను విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది.

అలాగే, బ్యాటరీ కేసింగ్‌లు తరచుగా సేఫ్టీ వాల్వ్‌ను కలిగి ఉంటాయి, ఇది అత్యవసర పరిస్థితుల్లో ఒత్తిడిని తగ్గిస్తుంది.

లిథియం బ్యాటరీల లాభాలు మరియు నష్టాలు

ఈ రకమైన బ్యాటరీ యొక్క ప్రయోజనాలు:

• అధిక శక్తి సాంద్రత;
• మెమరీ ప్రభావం లేదు;
• సుదీర్ఘ సేవా జీవితం;
• తక్కువ స్వీయ-ఉత్సర్గ రేటు;
• నిర్వహణ అవసరం లేదు;
• సాపేక్షంగా విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో మారని ఆపరేటింగ్ పారామితులను నిర్ధారించడం.

లిథియం బ్యాటరీకి ప్రతికూలతలు కూడా ఉన్నాయి, అవి:

• ఆకస్మిక దహన ప్రమాదం;
• దాని పూర్వీకుల కంటే అధిక ధర;
• అంతర్నిర్మిత నియంత్రిక అవసరం;
• లోతైన ఉత్సర్గ యొక్క అవాంఛనీయత.

Li-Ion బ్యాటరీల ఉత్పత్తి యొక్క సాంకేతికత నిరంతరం మెరుగుపడుతోంది, అనేక లోపాలు క్రమంగా గతానికి సంబంధించినవిగా మారుతున్నాయి.

అప్లికేషన్లు

లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల యొక్క అధిక శక్తి సాంద్రత సూచిక వాటి అప్లికేషన్ యొక్క ప్రధాన రంగాన్ని నిర్ణయిస్తుంది - మొబైల్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు: ల్యాప్‌టాప్‌లు, టాబ్లెట్‌లు, స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు, క్యామ్‌కార్డర్‌లు, కెమెరాలు, నావిగేషన్ సిస్టమ్‌లు, వివిధ అంతర్నిర్మిత సెన్సార్లు మరియు అనేక ఇతర ఉత్పత్తులు.

ఈ బ్యాటరీల యొక్క స్థూపాకార రూప కారకం యొక్క ఉనికి వాటిని ఫ్లాష్‌లైట్‌లు, ల్యాండ్‌లైన్ ఫోన్‌లు మరియు గతంలో పునర్వినియోగపరచలేని బ్యాటరీల నుండి శక్తిని వినియోగించే ఇతర పరికరాలలో ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తుంది.

బ్యాటరీ నిర్మాణం యొక్క లిథియం-అయాన్ సూత్రం అనేక రకాలను కలిగి ఉంది, ఉపయోగించిన పదార్థాల రకం (లిథియం-కోబాల్ట్, లిథియం-మాంగనీస్, లిథియం-నికెల్-మాంగనీస్-కోబాల్ట్-ఆక్సైడ్ మొదలైనవి) రకాలుగా విభిన్నంగా ఉంటాయి. వాటిలో ప్రతి ఒక్కటి దాని స్వంత అప్లికేషన్ యొక్క గోళాన్ని కనుగొంటుంది.

మొబైల్ ఎలక్ట్రానిక్స్‌తో పాటు, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ సమూహం క్రింది అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడుతుంది:

• చేతితో పట్టుకున్న పవర్ టూల్స్;
• పోర్టబుల్ వైద్య పరికరాలు;
• నిరంతర విద్యుత్ సరఫరా;
• భద్రతా వ్యవస్థలు;
• అత్యవసర లైటింగ్ మాడ్యూల్స్;
• సౌర విద్యుత్ కేంద్రాలు;
• ఎలక్ట్రిక్ కార్లు మరియు ఎలక్ట్రిక్ సైకిళ్ళు.

లిథియం-అయాన్ టెక్నాలజీలో నిరంతర మెరుగుదల మరియు చిన్న పరిమాణంలో అధిక సామర్థ్యం కలిగిన బ్యాటరీలను రూపొందించడంలో విజయాలు సాధించినందున, అటువంటి బ్యాటరీల ఉపయోగం యొక్క విస్తరణను మనం అంచనా వేయవచ్చు.

లేబులింగ్

లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు బ్యాటరీ యొక్క బయటి కేసింగ్‌పై గుర్తించబడతాయి మరియు కోడింగ్ పరిమాణంపై ఆధారపడి చాలా తేడా ఉండవచ్చు. బ్యాటరీ మార్కింగ్ యొక్క అన్ని తయారీదారుల కోసం ఒకే ప్రమాణం ఇంకా అభివృద్ధి చేయబడలేదు, అయితే మీ స్వంతంగా చాలా ముఖ్యమైన పారామితులను అర్థం చేసుకోవడం ఇప్పటికీ సాధ్యమే.

పంక్తిలోని అక్షరాలు సెల్ రకం మరియు ఉపయోగించిన పదార్థాలను సూచిస్తాయి: మొదటి అక్షరం I లిథియం-అయాన్ సాంకేతికతను సూచిస్తుంది, తదుపరి అక్షరం (C, M, F లేదా N) రసాయన కూర్పును నిర్దేశిస్తుంది, మూడవ అక్షరం R అంటే సెల్ పునర్వినియోగపరచదగినది.

పరిమాణం హోదాలో ఉన్న సంఖ్యలు బ్యాటరీ పరిమాణాన్ని మిల్లీమీటర్లలో సూచిస్తాయి: మొదటి రెండు సంఖ్యలు వ్యాసాన్ని మరియు రెండు ఇతర పొడవును సూచిస్తాయి. ఉదాహరణకు, 18650 వ్యాసం 18 మిమీ మరియు పొడవు 65 మిమీ అని సూచిస్తుంది, 0 స్థూపాకార రూప కారకాన్ని సూచిస్తుంది.

వరుసలోని చివరి అక్షరాలు మరియు సంఖ్యలు తయారీదారు-నిర్దిష్ట సామర్థ్య గుర్తులు. తయారీ తేదీని సూచించడానికి ఏకరీతి ప్రమాణాలు కూడా లేవు.

సంబంధిత కథనాలు: