طویل مدتی اسٹوریج میں کمرشل لیتھیم آئن بیٹریوں کا انحطاط کا تجزیہ

طویل مدتی اسٹوریج میں کمرشل لتیم آئن بیٹریوں کا انحطاط کا تجزیہ۔ لیتھیم آئن بیٹریاں اپنی اعلی توانائی کی کثافت اور کارکردگی کی وجہ سے مختلف صنعتوں میں ناگزیر ہو گئی ہیں۔ تاہم، ان کی کارکردگی وقت کے ساتھ ساتھ خراب ہوتی جاتی ہے، خاص طور پر توسیع شدہ اسٹوریج کی مدت کے دوران۔ اس انحطاط کو متاثر کرنے والے میکانزم اور عوامل کو سمجھنا بیٹری کی عمر کو بہتر بنانے اور ان کی تاثیر کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے بہت ضروری ہے۔ یہ مضمون طویل مدتی اسٹوریج میں کمرشل لیتھیم آئن بیٹریوں کے تنزلی کے تجزیے پر روشنی ڈالتا ہے، جو کارکردگی میں کمی کو کم کرنے اور بیٹری کی زندگی کو بڑھانے کے لیے قابل عمل حکمت عملی پیش کرتا ہے۔

کلیدی انحطاط میکانزم:

خود خارج ہونا

لیتھیم آئن بیٹریوں کے اندر اندرونی کیمیائی رد عمل بیٹری کے بیکار ہونے کے باوجود صلاحیت میں بتدریج کمی کا باعث بنتے ہیں۔ یہ خود سے خارج ہونے والا عمل، اگرچہ عام طور پر سست ہوتا ہے، اسٹوریج کے بلند درجہ حرارت سے تیز کیا جا سکتا ہے۔ خود خارج ہونے کی بنیادی وجہ الیکٹرولائٹ میں نجاست اور الیکٹروڈ مواد میں معمولی نقائص کی وجہ سے ہونے والے ضمنی رد عمل ہیں۔ جب کہ یہ رد عمل کمرے کے درجہ حرارت پر آہستہ آہستہ آگے بڑھتے ہیں، ان کی شرح درجہ حرارت میں ہر 10 ° C اضافے کے ساتھ دوگنی ہوجاتی ہے۔ اس لیے، بیٹریوں کو تجویز کردہ سے زیادہ درجہ حرارت پر ذخیرہ کرنے سے خود خارج ہونے کی شرح میں نمایاں اضافہ ہو سکتا ہے، جس سے استعمال سے پہلے صلاحیت میں خاطر خواہ کمی واقع ہوتی ہے۔

الیکٹروڈ رد عمل

الیکٹرولائٹ اور الیکٹروڈ کے درمیان ضمنی رد عمل کے نتیجے میں ایک ٹھوس الیکٹرولائٹ انٹرفیس (SEI) پرت بنتی ہے اور الیکٹروڈ مواد کی تنزلی ہوتی ہے۔ بیٹری کے نارمل آپریشن کے لیے SEI پرت ضروری ہے، لیکن زیادہ درجہ حرارت پر، یہ گاڑھا ہونا جاری رکھتا ہے، الیکٹرولائٹ سے لیتھیم آئنوں کو استعمال کرتا ہے اور بیٹری کی اندرونی مزاحمت کو بڑھاتا ہے، اس طرح صلاحیت کم ہوتی ہے۔ مزید برآں، اعلی درجہ حرارت الیکٹروڈ کے مواد کی ساخت کو غیر مستحکم کر سکتا ہے، جس سے دراڑیں اور گلنے لگتے ہیں، بیٹری کی کارکردگی اور عمر میں مزید کمی واقع ہوتی ہے۔

لتیم کا نقصان

چارج ڈسچارج سائیکل کے دوران، کچھ لتیم آئن مستقل طور پر الیکٹروڈ مواد کی جالی ساخت میں پھنس جاتے ہیں، جس سے وہ مستقبل کے رد عمل کے لیے دستیاب نہیں ہوتے ہیں۔ یہ لتیم نقصان زیادہ ذخیرہ کرنے والے درجہ حرارت پر بڑھ جاتا ہے کیونکہ اعلی درجہ حرارت زیادہ لتیم آئنوں کو جالیوں کے نقائص میں ناقابل واپسی طور پر سرایت کرنے کے لیے فروغ دیتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، دستیاب لتیم آئنوں کی تعداد کم ہو جاتی ہے، جس کی وجہ سے صلاحیت ختم ہو جاتی ہے اور سائیکل کی زندگی کم ہو جاتی ہے۔

انحطاط کی شرح کو متاثر کرنے والے عوامل

ذخیرہ کرنے کا درجہ حرارت

درجہ حرارت بیٹری کی کمی کا ایک بنیادی عامل ہے۔ بیٹریوں کو ٹھنڈے، خشک ماحول میں ذخیرہ کیا جانا چاہیے، مثالی طور پر 15°C سے 25°C کے درمیان، انحطاط کے عمل کو سست کرنے کے لیے۔ اعلی درجہ حرارت کیمیائی رد عمل کی شرح کو تیز کرتا ہے، خود سے خارج ہونے والے مادہ میں اضافہ اور SEI پرت کی تشکیل، اس طرح بیٹری کی عمر کو تیز کرتی ہے۔

چارج کی حالت (SOC)

سٹوریج کے دوران جزوی SOC (تقریباً 30-50%) برقرار رکھنے سے الیکٹروڈ تناؤ کم ہوتا ہے اور خود خارج ہونے کی شرح کم ہوتی ہے، اس طرح بیٹری کی زندگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ اعلی اور کم دونوں SOC کی سطحیں الیکٹروڈ مواد کے تناؤ کو بڑھاتی ہیں، جس سے ساختی تبدیلیاں اور زیادہ ضمنی ردعمل ہوتے ہیں۔ ایک جزوی SOC تناؤ اور رد عمل کی سرگرمی کو متوازن کرتا ہے، انحطاط کی شرح کو کم کرتا ہے۔

ڈسچارج کی گہرائی (DOD)

گہری خارج ہونے والی بیٹریاں (ہائی ڈی او ڈی) اتھلے خارج ہونے والے مادہ کے مقابلے میں تیزی سے کم ہوتی ہیں۔ گہرے اخراج الیکٹروڈ مواد میں زیادہ اہم ساختی تبدیلیوں کا باعث بنتے ہیں، زیادہ دراڑیں اور ضمنی رد عمل کی مصنوعات پیدا کرتے ہیں، اس طرح انحطاط کی شرح میں اضافہ ہوتا ہے۔ اسٹوریج کے دوران بیٹریوں کو مکمل طور پر ڈسچارج کرنے سے گریز کرنا اس اثر کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے، بیٹری کی زندگی کو طول دیتا ہے۔

کیلنڈر کی عمر

بیٹریاں قدرتی طور پر موروثی کیمیائی اور جسمانی عمل کی وجہ سے وقت کے ساتھ ساتھ انحطاط پذیر ہوتی ہیں۔ یہاں تک کہ ذخیرہ کرنے کے بہترین حالات میں بھی، بیٹری کے کیمیائی اجزا بتدریج گل جائیں گے اور ناکام ہو جائیں گے۔ ذخیرہ کرنے کے مناسب طریقے عمر بڑھنے کے اس عمل کو سست کر سکتے ہیں لیکن اسے مکمل طور پر روک نہیں سکتے۔

تنزلی کے تجزیہ کی تکنیک:

صلاحیت دھندلا پیمائش

وقتاً فوقتاً بیٹری کے خارج ہونے کی صلاحیت کی پیمائش کرنا وقت کے ساتھ ساتھ اس کے انحطاط کو ٹریک کرنے کا ایک سیدھا سا طریقہ فراہم کرتا ہے۔ مختلف اوقات میں بیٹری کی صلاحیت کا موازنہ کرنے سے اس کی انحطاط کی شرح اور حد کا اندازہ لگایا جاسکتا ہے، بروقت دیکھ بھال کی کارروائیوں کو فعال کرنا۔

الیکٹرو کیمیکل مائبادا سپیکٹروسکوپی (EIS)

یہ تکنیک بیٹری کی اندرونی مزاحمت کا تجزیہ کرتی ہے، الیکٹروڈ اور الیکٹرولائٹ خصوصیات میں تبدیلیوں کے بارے میں تفصیلی بصیرت فراہم کرتی ہے۔ EIS بیٹری کی اندرونی رکاوٹ میں تبدیلیوں کا پتہ لگا سکتا ہے، جس سے انحطاط کی مخصوص وجوہات کی نشاندہی کرنے میں مدد ملتی ہے، جیسے کہ SEI پرت کا گاڑھا ہونا یا الیکٹرولائٹ کا خراب ہونا۔

پوسٹ مارٹم تجزیہ

انحطاط شدہ بیٹری کو جدا کرنا اور ایکس رے ڈفریکشن (XRD) اور اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی (SEM) جیسے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے الیکٹروڈ اور الیکٹرولائٹ کا تجزیہ کرنا اسٹوریج کے دوران ہونے والی جسمانی اور کیمیائی تبدیلیوں کو ظاہر کر سکتا ہے۔ پوسٹ مارٹم تجزیہ بیٹری کے اندر ساختی اور ساختی تبدیلیوں کے بارے میں تفصیلی معلومات فراہم کرتا ہے، انحطاط کے طریقہ کار کو سمجھنے اور بیٹری کے ڈیزائن اور دیکھ بھال کی حکمت عملیوں کو بہتر بنانے میں مدد کرتا ہے۔

تخفیف کی حکمت عملی

ٹھنڈا اسٹوریج

خود خارج ہونے والے مادہ اور درجہ حرارت پر منحصر دیگر انحطاط کے طریقہ کار کو کم سے کم کرنے کے لیے بیٹریوں کو ٹھنڈے، کنٹرول شدہ ماحول میں اسٹور کریں۔ مثالی طور پر، درجہ حرارت کی حد 15 ° C سے 25 ° C تک برقرار رکھیں۔ سرشار کولنگ آلات اور ماحولیاتی کنٹرول سسٹم کا استعمال بیٹری کی عمر بڑھنے کے عمل کو نمایاں طور پر سست کر سکتا ہے۔

جزوی چارج اسٹوریج

الیکٹروڈ تناؤ کو کم کرنے اور انحطاط کو کم کرنے کے لیے اسٹوریج کے دوران جزوی SOC (تقریباً 30-50%) برقرار رکھیں۔ اس کے لیے بیٹری مینجمنٹ سسٹم میں چارجنگ کی مناسب حکمت عملی ترتیب دینے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ بیٹری بہترین SOC رینج کے اندر رہے۔

باقاعدہ نگرانی

انحطاط کے رجحانات کا پتہ لگانے کے لیے وقتاً فوقتاً بیٹری کی صلاحیت اور وولٹیج کی نگرانی کریں۔ ان مشاہدات کی بنیاد پر ضرورت کے مطابق اصلاحی اقدامات کو نافذ کریں۔ باقاعدگی سے نگرانی ممکنہ مسائل کے بارے میں ابتدائی انتباہ بھی فراہم کر سکتی ہے، استعمال کے دوران اچانک بیٹری کی ناکامی کو روکتی ہے۔

بیٹری مینجمنٹ سسٹمز (BMS)

بیٹری کی صحت کی نگرانی، چارج ڈسچارج سائیکل کو کنٹرول کرنے، اور اسٹوریج کے دوران سیل بیلنسنگ اور درجہ حرارت کے ضابطے جیسی خصوصیات کو نافذ کرنے کے لیے BMS کا استعمال کریں۔ BMS اصل وقت میں بیٹری کی حالت کا پتہ لگا سکتا ہے اور بیٹری کی زندگی کو بڑھانے اور حفاظت کو بڑھانے کے لیے آپریشنل پیرامیٹرز کو خود بخود ایڈجسٹ کر سکتا ہے۔

نتیجہ

انحطاط کے طریقہ کار کو جامع طور پر سمجھنے، عوامل کو متاثر کرنے، اور مؤثر تخفیف کی حکمت عملیوں کو نافذ کرنے سے، آپ تجارتی لتیم آئن بیٹریوں کے طویل مدتی اسٹوریج کے انتظام کو نمایاں طور پر بڑھا سکتے ہیں۔ یہ نقطہ نظر بیٹری کے بہترین استعمال کو قابل بناتا ہے اور ان کی مجموعی عمر کو بڑھاتا ہے، صنعتی ایپلی کیشنز میں بہتر کارکردگی اور لاگت کی کارکردگی کو یقینی بناتا ہے۔ مزید جدید توانائی ذخیرہ کرنے کے حل کے لیے، غور کریں۔215 kWh کمرشل اور انڈسٹریل انرجی سٹوریج سسٹم by کامدا پاور.

کامڈا پاور سے رابطہ کریں۔

حاصل کریں۔اپنی مرضی کے مطابق تجارتی اور صنعتی توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام، براہ کرم کلک کریں۔کامدا پاور سے رابطہ کریں۔