रिचार्जेबल बैटरी उम्र का कारण क्या है? इन बैटरियों के जीवन का विस्तार करने के लिए क्या किया जा सकता है?


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इन दिनों अधिकांश आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स एक शक्ति स्रोत के रूप में रिचार्जेबल बैटरी का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, इन दिनों सबसे आधुनिक रिचार्जेबल बैटरी लिथियम आयन या लिथियम पॉलिमर आधारित हैं। किसी भी अन्य उपकरणों की तरह, समय के साथ ये रिचार्जेबल बैटरी ऊर्जा को रिचार्ज, रिटेन और डिस्चार्ज करने की क्षमता खो देती हैं, इसलिए उपयोगकर्ताओं को उपकरणों या रिचार्जेबल बैटरी को बदलना पड़ता है।

यह मेरी समझ है कि बैटरी आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि प्राथमिक कारण है बैटरी की उम्र बढ़ने। क्या यह सही है? यदि हां, तो रिचार्जेबल बैटरी में आंतरिक प्रतिरोध को कम या खत्म करने के लिए क्या किया जा सकता है।

अगर मेरी समझ गलत है, तो रिचार्जिंग बैटरी की उम्र बढ़ने का कारण क्या है?

यदि बैटरी की उम्र बढ़ने के कारणों को समझा जाता है, तो इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियर रिचार्जेबल बैटरी जीवन का विस्तार करने के लिए चार्जिंग और डिस्चार्जिंग सर्किट कैसे डिज़ाइन कर सकते हैं?


संदर्भ:

  1. बैटरी विश्वविद्यालय
  2. सभी बैटरियों के बारे में, भाग 1: परिचय
  3. सभी बैटरियों के बारे में, भाग 2: विनिर्देशन और शब्दावली
  4. सभी बैटरियों के बारे में, भाग 7: लिथियम थियोनाइल क्लोराइड

नोट: मैंने जान-बूझकर आंतरिक प्रतिरोध / बैटरी रसायन विज्ञान और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट डिजाइन दोनों को एक साथ रखा है
महेंद्र गनवार्डन

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HDE 226868

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यह अनुसंधान और विकास में बहुत पैसा है और अभी भी कोई संतोषजनक समाधान नहीं है। एक बहुत ही दिलचस्प सवाल है, लेकिन मुझे लगता है कि विस्तार से जवाब देना आसान नहीं है, खासकर दूसरा हिस्सा नहीं।
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मैं एक रसायन इंजीनियर या रसायन विज्ञान पेशेवर या अनुसंधान के लिए कुछ अंतर्दृष्टि प्रदान करने की उम्मीद कर रहा हूं। एक ईई दृष्टिकोण से यह प्रतिबाधा में वृद्धि है। प्रश्न प्रतिबाधा में वृद्धि को कैसे धीमा किया जा सकता है।
महेंद्र गुणावदा

आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि को उम्र बढ़ने के लक्षण के रूप में बेहतर समझा जा सकता है , इसके मूल कारण के रूप में नहीं।
सोलोमन स्लो

जवाबों:


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पुरानी रिचार्जेबल बैटरी (जैसे निकल कैडमियम ( ) और निकेल मेटल हाइड्राइड ( ) से ग्रस्त समस्याओं में से एक स्मृति प्रभाव था । मेमोरी प्रभाव तब होता है जब एक रिचार्जेबल बैटरी पूरी तरह से डिस्चार्ज नहीं होती है। तब यह "भूल जाता है" कि यह जितना सोचता है उससे अधिक क्षमता है, और इसलिए भविष्य में यह कम निर्वहन करता है।NiMHNiCadNiMH

एक अच्छा उदाहरण एक पानी की बोतल है। प्रारंभ में, पानी की बोतलों में पानी की एक निश्चित क्षमता होती है। मान लीजिए कि मैं एक उपयोग के दौरान पानी की बोतल में अधिकांश पानी पीता हूं। यदि स्मृति प्रभाव पानी की बोतलों को प्रभावित करता है, तो मैं भविष्य में उस स्थान पर कब्जा करने वाले पानी को पीने के लिए पानी नहीं पीऊंगा जो पिछली बार नशे में नहीं था। वह अतिरिक्त स्थान हमेशा के लिए खो जाएगा। समय के साथ, यह एक रिचार्जेबल बैटरी को खराब कर सकता है। सौभाग्य से, यह आम तौर पर केवल और रिचार्जेबल बैटरी को प्रभावित करता हैNiMHNiCadNiMH

मैं केवल लिथियम आयन बैटरी को प्रभावित करने वाले प्रभावों के बारे में बहुत कुछ नहीं पा सका हूं, लेकिन बहुत सारे बोर्ड के कारक हैं । यहाँ एक छोटी सूची है:

  • रसायन टूट रहा है
  • पैशन (जो लिथियम आयन बैटरी को प्रभावित करता है), जो तब होता है जब बैटरी सेल पर अवांछित रसायनों की एक परत बन जाती है। यह पृष्ठ 4258 पर संबंधित घटना पर चर्चा करता है:

    दुर्भाग्य से, रिचार्ज पर, लिथियम में सामान्य तरल कार्बनिक सॉल्वैंट्स (सीएफ। चित्रा 15 बी) में मॉसी जमा और डेंड्राइट बनाने की एक मजबूत प्रवृत्ति होती है। यह चक्र जीवन को 100-150 चक्रों तक सीमित करता है (एक वाणिज्यिक सेल के लिए आवश्यक 300 चक्र), साथ ही साथ सुरक्षा घटना के जोखिम को बढ़ाता है।

  • यांत्रिक तनाव और लीक। बैटरियों को कई तरह से क्षतिग्रस्त किया जा सकता है, जिससे आंतरिक घटक टूट जाते हैं और रसायनों को बाहर रिसाव के कारण होता है। यह इंसानों के लिए बहुत खतरनाक हो सकता है।
अन्य दीर्घकालिक कारक हैं जो बैटरी की उम्र बढ़ने को बढ़ाते हैं। उपरोक्त सूची के लिए मैं जिस पृष्ठ से जुड़ा हुआ हूं, वह अरहेनियस समीकरण के समान प्रतीत होता है : जो दर्शाता है कि रासायनिक परिवर्तन की दर तापमान परिवर्तन के रूप में बदल जाती है। उच्च तापमान का मतलब तेजी से प्रतिक्रिया है, लेकिन संभवतः कम उम्र भी; यह गैर-रिचार्जेबल बैटरी को काफी प्रभावित कर सकता है।
k=AeEa/RT

अंत में, स्व-निर्वहन की घटना है , जो तब होता है जब बैटरी में अवांछित प्रतिक्रियाएं "दूर खाती हैं," इसलिए बोलने के लिए, बैटरी की क्षमता पर। प्रक्रिया बैटरी के प्रकार के आधार पर भिन्न हो सकती हैबैटरी विश्वविद्यालय का एक पृष्ठ इस पर है , जिसे आपने पहले ही देखा होगा। यह दोहराता है कि तापमान इस प्रक्रिया को तेज कर सकता है। पर्याप्त रूप से, लिथियम आयन बैटरी पहले 24 घंटों के भीतर 5% तक डिस्चार्ज हो सकती है, उसके बाद 1-2% प्रति माह तक धीमा हो सकती है।


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क्या स्मृति प्रभाव का कारण बनता है? डेंड्राइट कैसे होते हैं हानिकारक? क्या स्व-निर्वहन दीर्घकालिक क्षमता हानि में योगदान देता है या क्या यह केवल उस चार्ज पर क्षमता का उपयोग करता है?
रिक

@ रिक विकिपीडिया एक संबंधित अस्थायी प्रक्रिया और इसके पीछे का तंत्र देता है: वोल्टेज अवसाद एक बैटरी के बार-बार ओवर-चार्जिंग के कारण होता है, जो प्लेटों पर इलेक्ट्रोलाइट के छोटे क्रिस्टल के गठन का कारण बनता है। ये प्लेटों को रोक सकते हैं, प्रतिरोध बढ़ा सकते हैं और बैटरी में कुछ व्यक्तिगत कोशिकाओं के वोल्टेज को कम कर सकते हैं। यह बैटरी को एक पूरे के रूप में तेजी से डिस्चार्ज करने के लिए प्रतीत होता है क्योंकि वे अलग-अलग सेल जल्दी से डिस्चार्ज हो जाते हैं और बैटरी का वोल्टेज पूरी तरह से गिर जाता है।
एचडीई 226868

पुन, "स्मृति प्रभाव।" बाहर की जाँच करें z80.info/nicd2.txt संक्षिप्त संस्करण है, हाँ, इस तरह का एक प्रभाव है, लेकिन अधिकांश समस्याएं जो कभी उस पर आरोपित की गई हैं, वास्तव में अन्य समस्याओं (सबसे विशेष रूप से खराब ट्रिकल चार्जर्स) के कारण थीं। यह जानकारी अंततः नासा के इंजीनियरों की है जो अंतरिक्ष मिशन पर भेजने की योजना बनाई गई बैटरी को समझने के लिए बहुत पैसा खर्च करने को तैयार थे ।
सोलोमन स्लो
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