यह कैसे संभव है? सूरज के नीचे प्रत्येक ली बैटरी निर्माता फास्ट-चार्जेबल बैटरी बनाना चाहता है, इसलिए यह एक गर्म शोध विषय है।
उच्च-नाली-दर कोशिकाओं के लिए कोई मानक परिभाषा नहीं है, लेकिन बुनियादी डिजाइन दिशानिर्देश तय करते हैं कि मानक कोबाल्ट-ऑक्साइड-आधारित कोशिकाएं 2-सी या शायद 3-सी दर, निरंतर वर्तमान का समर्थन कर सकती हैं। कोबाल्ट-ऑक्साइड पर आधारित उच्च-नाली कोशिकाएं मोटे तौर पर उन धाराओं को दोगुना करती हैं, लेकिन केवल कुछ सेकंड के लिए। नई उच्च-नाली कोशिकाएं निरंतर 20 सी का समर्थन करती हैं।
यह देखते हुए कि एक उच्च-डिस्चार्ज-दर सेल बहुत ही कम अवधि में उच्च-वर्तमान निर्वहन का समर्थन कर सकता है, सिद्धांत रूप में, एक बैटरी चार्जर उस सेल को समान रूप से कम समय में पूरी तरह से चार्ज कर सकता है। लेकिन इस संभावना का लाभ उठाने के लिए, पारंपरिक बैटरी-चार्जर डिज़ाइन को संशोधित किया जाना चाहिए। सादगी के लिए, इन परिवर्तनों को एकल-सेल बैटरी पैक का समर्थन करने वाले एकल-बे चार्जर के उदाहरण के साथ चित्रित किया जा सकता है।
सेल विशेषता
सतह पर, तेजी से चार्ज करने वाली ली-आयन कोशिकाएं सीधी लगती हैं। ऐसा लगता है कि कोई चार्ज चक्र के निरंतर-वर्तमान चरण के दौरान वितरित वर्तमान को बढ़ा सकता है। हालाँकि, जैसा कि तालिका में दिखाया गया है, जब कुल शुल्क 1 C से उच्च दर तक बढ़ा दिया जाता है, तो कुल शुल्क समय में बहुत कमी नहीं होती है।
2-सी दर बनाम 3-सी दर के साथ प्रभारी समय का अंतर सेल विक्रेता की परवाह किए बिना केवल एक मिनट के बारे में है। अनिवार्य रूप से, कोशिकाएं केवल ऊपरी-वोल्टेज कटऑफ तक तेजी से पहुंचेंगी, लेकिन निरंतर-वोल्टेज चार्ज मोड में समय बहुत लंबा होगा। जाहिर है, इससे ओवरवॉल्टेज के कारण बैटरी को नुकसान पहुंचने की संभावना बढ़ जाती है। पारंपरिक ली-आयन कोशिकाओं के प्रतिरोध से उन्हें तेज चार्ज के दौरान अधिक गर्मी होगी, जिससे कोशिकाएं टूटना शुरू हो जाएंगी। फास्ट चार्जिंग से बैटरी जीवन चक्र में काफी कमी आती है।
एक सेल डिजाइन करना जो उच्च-निर्वहन और उच्च-आवेश दर को समायोजित कर सकता है, आयनों और इलेक्ट्रॉनों के परिवहन के लिए पथ की लंबाई और प्रतिरोध को कम करने का प्रयास है। अंजीर। 1 एक ठेठ ली-आयन बेलनाकार सेल के एक क्रॉस सेक्शन को दर्शाता है। परिवर्तन बैटरी की सक्रिय सामग्रियों से शुरू होते हैं। पारंपरिक ली-आयन कोशिकाएं लिथियम-कोबाल्ट-ऑक्साइड (LiCoO2) कैथोड यौगिक पर आधारित हैं। इस सामग्री में, ली-आयन, जो कैथोड के अंदर और बाहर फैलता है, केवल क्रिस्टल संरचना में 2-डी पथ के माध्यम से डाला जा सकता है।
पथ की लंबाई को बैटरी की सक्रिय सामग्री की भौतिक आकृति विज्ञान को बदलकर या सामग्री की रासायनिक संरचना को बदलकर, या दोनों को करके छोटा किया जा सकता है। शारीरिक रूप से समस्या को संबोधित करने के लिए एक दृष्टिकोण यह है कि सामग्री के कण आकार को नैनो-स्केल जितना छोटा कर दिया जाए। मैंगनीज स्पीनल (LiMn2O4) जैसे नए रसायन विज्ञान आयन सम्मिलन के लिए 3-डी मार्ग प्रदान करते हैं।
इन परिवर्तनों के अलावा, कोशिकाओं के प्रतिरोध को पतली सामग्री का उपयोग करके, वर्तमान कलेक्टरों की मात्रा में वृद्धि, और इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता में वृद्धि और सॉल्वैंट्स के साथ इसकी चिपचिपाहट को कम करके कम किया जाना चाहिए। इन परिवर्तनों में से कई का सुझाव है कि ली-पॉलिमर कोशिकाएं, जो बहुत पतली हो सकती हैं, उच्च दरों के लिए डिजाइनिंग में उपयोग के लिए खुद को उधार देती हैं।
ली-आयन सेल निर्माता उच्च-दर वाले अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट डिजाइनों को लागू करने के लिए अपने योगों के साथ प्रयोग कर रहे हैं। कुछ निर्माता समाधान के साथ आए हैं। ई-वन मोली एनर्जी ने कॉर्डलेस पावर टूल्स के लिए मैंगनीज-स्पीनल कैथोड सामग्री पर आधारित एक उच्च-निर्वहन दर सेल पेश किया।
