লিথিয়াম ব্যাটারির ডিজাইনে পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের চেয়ে নেগেটিভ ইলেক্ট্রোডের শীট কেন বেশি থাকে?
April 22, 2025
লিথিয়াম ব্যাটারির উৎপাদন প্রক্রিয়া চলাকালীনএকটি গুরুত্বপূর্ণ নকশা বিবরণ হল যে নেতিবাচক ইলেকট্রোড শীট সংখ্যা (anodes) সর্বদা ইতিবাচক ইলেকট্রোড শীট (ক্যাথোড) এর চেয়ে এক বেশিএই দৃশ্যত সহজ সংখ্যাগত পার্থক্য আসলে গভীর ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল নীতি এবং প্রকৌশল বিবেচনার অন্তর্গত।
মূল কারণ: বৈদ্যুতিক রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির সম্পূর্ণতা
লিথিয়াম ব্যাটারি অপারেশনের মূল উদ্দেশ্য হল ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেকট্রোডের মধ্যে লিথিয়াম আয়নকে চালনা করা।
চার্জিংয়ের সময়ঃ লিথিয়াম আয়নগুলি ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড থেকে বের করা হয়, ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে যায় এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডে intercalated হয়।
স্রাবের সময়ঃ লিথিয়াম আয়নগুলি নেতিবাচক ইলেকট্রোড থেকে বের করা হয় এবং ইতিবাচক ইলেকট্রোডে ফিরে আসে।
সক্রিয় পদার্থের ১০০% ব্যবহার নিশ্চিত করতে হবে যেঃ
1. প্রতিটি ইতিবাচক ইলেকট্রোড শীট প্রতিটি পাশ নেতিবাচক ইলেকট্রোড উপাদান অনুরূপ।
2পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের প্রান্ত অঞ্চলগুলি সম্পূর্ণরূপে নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড দ্বারা আচ্ছাদিত হয়।
যদি ইলেকট্রোড শীট সংখ্যা একই ছিল, সবচেয়ে বাইরের ইতিবাচক ইলেকট্রোড শীট সরাসরি ইলেক্ট্রোলাইট এক্সপোজ করা হবে এক পাশ, যার ফলেঃ
এই প্রতিক্রিয়াতে সক্রিয় উপাদান অংশগ্রহণ করতে অক্ষম।
অস্বাভাবিক স্থানীয় বর্তমান ঘনত্ব।
সম্ভাব্য পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া যেমন ইলেক্ট্রোলাইট বিভাজন।
তিনটি প্রধান প্রকৌশল বিষয়
1. বর্তমান বিতরণ অপ্টিমাইজেশান
একটি অতিরিক্ত নেতিবাচক ইলেকট্রোড শীট থাকার নকশা প্রতিটি ইতিবাচক ইলেকট্রোড শীটকে একটি "সেন্ডউইচ" অবস্থায় তৈরি করেঃ
পজিটিভ ইলেকট্রোড শীটঃ উভয় পক্ষের নেতিবাচক ইলেকট্রোড দ্বারা বেষ্টিত।
নেতিবাচক ইলেকট্রোড শীটঃ শুধুমাত্র একপাশে একটি ইতিবাচক ইলেকট্রোড আছে (বাহিরের নেতিবাচক ইলেকট্রোড) ।
এই বিন্যাস নিশ্চিত করেঃ
সমান্তরাল বর্তমান পথ.
ইলেকট্রন কন্ডাকশন সমান।
পোলারাইজেশন ঘটনাকে কমিয়ে আনা।
2নিরাপত্তা সুরক্ষা ব্যবস্থা
অতিরিক্ত নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড শীটের মূল ভূমিকা হলঃ
পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের সক্রিয় উপাদান সম্পূর্ণরূপে ক্যাপসুল করা।
লিথিয়াম ডেনড্রাইটের বৃদ্ধি রোধ করুন।
সম্প্রসারণের জন্য বাফার স্পেস প্রদান করুন (সিলিকন ভিত্তিক নেগেটিভ ইলেক্ট্রোডগুলি 300% পর্যন্ত প্রসারিত হতে পারে) ।
পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে এন + 1 ইলেক্ট্রোড শীট ডিজাইনের ব্যাটারিগুলির চক্রের জীবন 15-20% বৃদ্ধি পেতে পারে।
3. উৎপাদন প্রক্রিয়া অভিযোজন
রান ব্যাটারির জন্য, নেতিবাচক ইলেকট্রোড স্বাভাবিকভাবেই বাইরের স্তর হিসাবে "আরও একটি" কাঠামো গঠন করে। উদাহরণস্বরূপঃ
18650 সিলিন্ডারিক ব্যাটারিঃ 4 স্তর ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড → 5 স্তর নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড।
স্ট্যাকড ব্যাটারিঃ সঠিক গণনার মাধ্যমে N+1 জোড়া অর্জন করুন।
স্ট্যাকিং প্রক্রিয়াঃ "বই পৃষ্ঠা" পদ্ধতিতে স্ট্যাকিং করে, এটি নিশ্চিত করা হয় যে ক্রমটি ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড √ নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড √ ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড √ নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড...সর্বদা একটি নেতিবাচক ইলেকট্রোড দিয়ে শেষ.
বিশেষ কেস বিশ্লেষণ
1. সলিড স্টেট ব্যাটারির পার্থক্য
কিছু সলিড স্টেট ইলেক্ট্রোলাইট ব্যাটারি সমান সংখ্যক ইলেক্ট্রোড শীট ব্যবহার করতে পারে কারণঃ
সলিড স্টেট ইলেক্ট্রোলাইটগুলির উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি রয়েছে, যা ডেনড্রাইটগুলিকে দমন করতে পারে।
আইওন কন্ডাকশন পথ তরল ব্যাটারির চেয়ে আলাদা।
যাইহোক, শিল্পোন্নত পণ্যগুলি এখনও বেশিরভাগ ক্ষেত্রে N + 1 নকশা ধরে রাখে।
2পরীক্ষাগার পরীক্ষার জন্য ব্যাটারি
গবেষণার জন্য ব্যবহৃত সিমেট্রিক ব্যাটারি (যেমন লি-লি ব্যাটারি) এই নিয়মটি লঙ্ঘন করে, কিন্তুঃ
এগুলি বাস্তবে প্রয়োগ করা যায় না।
এগুলো শুধুমাত্র মৌলিক গবেষণার জন্য ব্যবহার করা হয়।
সংক্ষিপ্তসার:
লিথিয়াম ব্যাটারিতে "আরও একটি নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড শীট" থাকার নকশা হলঃ
✓ ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়াগুলির জন্য প্রয়োজনীয়তা
✓ ইঞ্জিনিয়ারিং অপ্টিমাইজেশনের একটি রূপ
✓ নিরাপত্তার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সুরক্ষা