یہ مضمون زیرو وولٹیج کی وجوہات کا تجزیہ کرتا ہے۔ الیکٹروڈ burrs کی وجہ سے بیٹری میں صفر وولٹیج کے رجحان پر توجہ مرکوز. شارٹ سرکٹ کی وجہ کی نشاندہی کرکے، ہمارا مقصد مسئلہ کو ٹھیک ٹھیک حل کرنا اور پروڈکشن کے دوران الیکٹروڈ burrs کو کنٹرول کرنے کی اہمیت کو بہتر طور پر سمجھنا ہے۔
تجربہ
1. بیٹری کی تیاری
یہ تجربہ لیتھیم نکل کوبالٹ مینگنیٹ مواد (NCM111) کو مثبت فعال مواد کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ گارا بنانے کے لیے مثبت ایکٹیو مواد، SP کاربن بلیک، PVDF بائنڈر، اور NMP سالوینٹس کو 66:2:2:30 کے بڑے تناسب پر مکس کریں۔ گارا 15 μm موٹی کاربن لیپت ایلومینیم ورق پر لیپت ہے، اور ایک طرف کوٹنگ کی مقدار 270 g/m2 ہے۔ مثبت الیکٹروڈ کو ایک تندور میں (120±3) ڈگری کے درجہ حرارت پر 24 گھنٹے تک خشک کرنے کے لیے رکھیں، اور پھر الیکٹروڈ کی کمپیکٹڈ کثافت 3.28g/cm3 بنانے کے لیے کیلنڈرنگ کا عمل انجام دیا جاتا ہے۔ منفی فعال مواد لتیم ٹائٹینیٹ مواد Li4Ti5O12 استعمال کرتا ہے۔ گارا بنانے کے لیے منفی ایکٹیو مواد، SP کاربن بلیک کنڈیکٹو ایجنٹ، PVDF بائنڈر اور NMP سالوینٹس کو 52:2:2:44 کے بڑے تناسب کے مطابق مکس کریں۔ اینوڈ سلوری 15 μm موٹی کاربن لیپت ایلومینیم ورق پر لیپت ہے، اور ایک طرف کوٹنگ کی مقدار 214 g/m2 ہے۔ منفی الیکٹروڈ کو تندور میں (110±3) ڈگری کے درجہ حرارت پر 24 گھنٹے تک خشک کرنے کے لیے رکھیں، اور پھر الیکٹروڈ کے ٹکڑے کی کمپیکٹ شدہ کثافت کو 1.85g/cm3 بنانے کے لیے رولنگ کا عمل انجام دیں۔ سوکھے الیکٹروڈ کو (136.0±1.0) ملی میٹر کی چوڑائی کے ساتھ ٹکڑوں میں کاٹا جاتا ہے، اور الیکٹروڈ burrs 12μm سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔ الیکٹرولائٹ 1mol/L LiPF6/EC+EMC+DMC (حجم کا تناسب 1:1:1) استعمال کرتا ہے۔ الگ کرنے والا ایک 20 μm موٹا پولی تھیلین (PE) غیر محفوظ جداکار ہے۔ مندرجہ بالا مواد کو 66160 سیلوں میں جمع کیا گیا ہے جس کی ڈیزائن کی گنجائش 45Ah ہے۔ سمیٹنے اور اسمبلی کرنے کے بعد، ایلومینیم کے خول کے اوپری کور کو ویلڈنگ اور سیل کر دیا گیا، اور تجرباتی خلیوں کو 24 گھنٹے تک خشک ہونے کے لیے (85 ± 3) ڈگری کے درجہ حرارت پر اوون میں رکھا گیا۔
خشک ہونے کے بعد، بیٹری کے خلیوں کو بھرنا، اور الیکٹرولائٹ کی مقدار 200 گرام ہے۔ الیکٹرولائٹ بھرنے کے بعد، خلیوں کو کمرے کے درجہ حرارت پر 72 گھنٹے تک کھڑا رہنے کے لیے چھوڑ دیا گیا۔ کھڑے ہونے کے بعد، تمام تجرباتی خلیات کو اوپن سرکٹ وولٹیج (OCV) کے لیے ٹیسٹ کیا گیا، اور بیٹری کی اندرونی مزاحمت اور وولٹیج کو ریکارڈ کیا گیا۔
2. چارجنگ ٹیسٹ
اندرونی مزاحمت اور وولٹیج کا تجزیہ کرتے وقت، جانچ کے لیے AC اندرونی مزاحمتی ٹیسٹر استعمال کریں۔ بیٹری کی چارجنگ کی کارکردگی کو جانچنے کے لیے 5V-50ایک اعلیٰ درست بیٹری کی کارکردگی کا ٹیسٹنگ سسٹم استعمال کریں۔ ان خلیات کے لیے جو بھرنے کے بعد کھڑے رہ گئے ہیں، وولٹیج ٹیسٹ کرتے وقت، پہلے سیل کو شارٹ سرکٹ کریں تاکہ اس کے وولٹیج کو 0 تک کم کیا جا سکے، جو کہ ایک صفر وولٹیج سیل ہے۔
پھر صفر وولٹیج سیل پر چارجنگ ٹیسٹ کریں۔ جب محیطی درجہ حرارت (25±3) ڈگری ہو تو، مختلف کرنٹ (جیسے 1A، 2A اور 3A) چارج کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ تجربات چھوٹے سے بڑے اور وقت سے طویل تک کرنٹ کی ترتیب میں کیے گئے تھے۔ چارجنگ کا وقت بالترتیب 5 سیکنڈ، 10 سیکنڈ اور 25 سیکنڈ مقرر کیا گیا تھا۔ ہر چارجنگ وقت کے بعد بیٹری وولٹیج میں ہونے والی تبدیلیوں کا مشاہدہ کریں۔
3. سیلف ڈسچارج ٹیسٹ
الیکٹروڈ برر تجزیہ کے لیے دو جہتی ٹیسٹر استعمال کریں۔ اندرونی مزاحمت اور وولٹیج کے تجزیہ کے لیے AC اندرونی مزاحمتی ٹیسٹر کا استعمال کریں۔ الیکٹریکل کارکردگی کو جانچنے کے لیے 5V-50ایک اعلیٰ درستگی والا بیٹری پرفارمنس ٹیسٹنگ سسٹم استعمال کریں۔ خلیات کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے کے لیے اعلی اور کم درجہ حرارت والے باکس کا استعمال کریں۔ تشکیل سے پہلے صفر وولٹیج کے خلیوں کے چارج ہونے کے بعد، بر فیوز اور زیرو وولٹیج اب ظاہر نہیں ہوتا ہے۔ اس بیٹری کی عام تشکیل کے عمل کی جانچ کریں۔ تشکیل کا عمل درج ذیل ہے:
①اعلی درجہ حرارت والے باکس کا درجہ حرارت 120 ڈگری تک پہنچنے کے بعد، 120 منٹ تک انتظار کریں۔
②2.8V کے کٹ آف وولٹیج پر 10 بار C کرنٹ کے ساتھ چارج کریں، پھر مستقل وولٹیج چارجنگ پر سوئچ کریں۔ چارجنگ کٹ آف ٹائم 2 گھنٹے ہے۔
③10 منٹ انتظار کریں۔
④ ڈسچارج کے ساتھ 10 بار C کرنٹ 1.5V کے کٹ آف وولٹیج پر، اور پھر مستقل وولٹیج ڈسچارج پر سوئچ کریں۔ ڈسچارج کٹ آف ٹائم 2 گھنٹے ہے۔
⑤10 منٹ انتظار کریں۔
⑥مرحلہ 2 سے 5 3 بار دہرائیں۔
⑦ 1 کے ساتھ چارج کریں۔ تشکیل شدہ خلیات پر ٹیسٹ. جامد وولٹیج کی جانچ کا طریقہ استعمال کریں اور وولٹیج کو کم از کم دو ماہ تک جانچیں۔ خلیات کو کمرے کے درجہ حرارت (25±5) ڈگری پر 24 گھنٹے تک کھڑے رہنے کے بعد، اوپن سرکٹ وولٹیج کو جانچا اور ریکارڈ کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، خلیات ایک ماہ اور دو ماہ تک کمرے کے درجہ حرارت پر کھڑے رہے، اور پھر کھلے سرکٹ وولٹیج کو دوبارہ ٹیسٹ کیا گیا اور ریکارڈ کیا گیا۔
نتائج اور مباحثہ
1. تشکیل سے پہلے بیٹری وولٹیج کا موازنہ
تصویر 1 1A اور 2A چارجنگ کے دوران اور چارجنگ بند کرنے کے بعد بیٹری وولٹیج کی تبدیلیوں کو دکھاتا ہے۔ یہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے کہ ایک صفر وولٹیج بیٹری کو تقریباً اندرونی burrs کی وجہ سے ایک شارٹ سرکٹ سمجھا جا سکتا ہے۔ بیٹری 1 منٹ کے اندر 2A سے کم موجودہ ٹیسٹ کو برداشت کر سکتی ہے۔ جب چارجنگ کرنٹ 1A اور 2A ہوتا ہے، اندرونی burrs کی وجہ سے ہونے والے شارٹ سرکٹ کی وجہ سے، وولٹیج ایک مستحکم قدر تک پہنچ جاتا ہے اور مزید تبدیل نہیں ہوتا ہے۔ جب چارجنگ روک دی جاتی ہے، تو وولٹیج تیزی سے 0 پر واپس آجاتا ہے۔
چارجنگ کرنٹ کو بڑھانا جاری رکھیں، چارجنگ کرنٹ کو 3A میں تبدیل کریں، اور چارجنگ کا وقت بالترتیب 5s، 10s اور 25s پر سیٹ کریں۔ بیٹری چارجنگ ٹیسٹ وکر کو شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔
تصویر 2 کے مشاہدے کے مطابق، جب چارجنگ کرنٹ 3A تک پہنچ جاتا ہے، تو بیٹری کی وولٹیج کی تبدیلی 1A اور 2A کی طرح ہوتی ہے جو 5 سیکنڈ اور 10 سیکنڈ کے چارجنگ وقت کے تحت ہوتی ہے۔ جیسے جیسے چارجنگ کا وقت طول پکڑتا ہے، جب چارجنگ کا وقت 10 سیکنڈ سے زیادہ ہوتا ہے، وولٹیج آہستہ آہستہ بڑھتا ہے۔ جب چارجنگ کا وقت 20 سیکنڈ تک پہنچ جاتا ہے، تو وولٹیج تیزی سے بڑھ جاتا ہے۔ چارجنگ بند ہونے کے بعد، وولٹیج آہستہ آہستہ گرتا ہے، اور پچھلے صفر وولٹیج کا رجحان مختصر وقت میں ظاہر نہیں ہوتا ہے۔
چارجنگ کے دوران وولٹیج کی تبدیلی کی رفتار کی بنیاد پر، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ چارجنگ سے پیدا ہونے والی گرمی کی وجہ سے بیٹری کے اندر موجود بررز تھرمل طور پر فیوز ہو گئے ہیں۔ burrs کے فیوز ہونے سے پہلے، چارجنگ شروع ہونے کے بعد 10 سے 20 سیکنڈ کے اندر وولٹیج آہستہ آہستہ بڑھتا ہوا مرحلہ دکھاتا ہے۔
20 سیکنڈ کے بعد، بر فیوز ہوجاتا ہے، اور بیٹری کا وولٹیج تیزی سے بڑھتا ہے۔ چارج کرنا بند کرنے کے بعد، بیٹری کی وولٹیج آہستہ آہستہ کم ہوتی جاتی ہے۔ یہ بات قابل غور ہے کہ burr کے فیوز ہونے کے بعد بھی، دھات کی نجاست بیٹری کے اندر رہتی ہے، جس کی وجہ سے عام بیٹریوں سے زیادہ تیزی سے خود کو خارج کیا جاتا ہے۔ لہذا، بیٹری کو معمول پر لانے کے بعد، اس کے خود خارج ہونے والے مادہ کی شرح کو جانچنا ضروری ہے۔
2. تشکیل کے بعد بیٹری خود خارج ہونے والے مادہ کا موازنہ
تجربے کے لیے منتخب کی گئی بیٹری اوپر کی تشکیل کے عمل کے مطابق چارج اور ڈسچارج ہوئی۔ مرحلہ ⑦ کے بعد، بیٹری کی چارج حالت (SOC) تقریباً 80% تھی۔ بیٹری کا خود سے خارج ہونے والا ٹیسٹ کمرے کے درجہ حرارت پر کیا گیا تھا اور اسی بیچ کی نجاستوں والی بیٹریوں سے موازنہ کیا گیا تھا۔ ٹیسٹ کا ڈیٹا ٹیبل 1 میں دکھایا گیا ہے۔
یہ جدول 1 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ burrs کی وجہ سے بیٹری خود سے خارج ہونے والا مادہ موجود ہے اور اس کا اثر بیٹری کی چارج برقرار رکھنے کی صلاحیت پر پڑتا ہے۔ چارجنگ کرنٹ کے ذریعے خود سے خارج ہونے والی اسامانیتاوں کی وجوہات کا تجزیہ کرنا مینوفیکچرنگ کے عمل کے دوران الیکٹروڈ burrs کی غیر معمولی صورت حال کو بدیہی طور پر ظاہر کر سکتا ہے۔
اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ پیداواری عمل کے دوران پروسیس کنٹرول کی ضروریات کو مزید مضبوط کرنا اور بیٹری کی کارکردگی کو یقینی بنانے اور حفاظتی خطرات کو کم کرنے کے لیے کٹر کو بروقت برقرار رکھنا ضروری ہے۔ گڑ کے اڑانے کے بعد، الیکٹروڈ کے اندر دھات کی نجاستیں باقی ہیں۔
بیٹری کی صلاحیت کی پیمائش کرنے کے بعد خود سے خارج ہونے والے ڈیٹا کے مطابق، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ عام بیٹری کو کمرے کے درجہ حرارت پر ایک ماہ کے لیے چھوڑنے کے بعد، وولٹیج تقریباً 7mV گر جاتا ہے۔ دو ماہ کے بعد، وولٹیج تقریباً 10mV گر جاتا ہے۔ اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ ضرورت سے زیادہ burrs والی بیٹریوں کی خود سے خارج ہونے کی شرح عام بیٹریوں سے زیادہ ہے۔ تشکیل سے پہلے وولٹیج اور صلاحیت کی تقسیم کے بعد خود سے خارج ہونے والے ڈیٹا کے تجزیے کو مدنظر رکھتے ہوئے، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ ضرورت سے زیادہ burrs بیٹری کے چارج کو برقرار رکھنے کی غیر معمولی کارکردگی کا باعث بنے گا۔ بیٹری کے الیکٹروڈز پر موجود بررز مکمل طور پر غائب نہیں ہوں گے اور طویل مدت میں بیٹری کی کارکردگی کو متاثر کریں گے۔
خلاصہ یہ ہے کہ بررز کا بیٹری کی کارکردگی پر منفی اثر پڑتا ہے، لہذا بیٹری کی کارکردگی اور حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے مینوفیکچرنگ کے عمل کے دوران burrs کی تشکیل کو کم کرنے کے لیے اقدامات کرنے کی ضرورت ہے۔
نتیجہ
بیٹری مینوفیکچرنگ کے عمل میں، الیکٹروڈ بررز کے سائز کو کنٹرول کرنا ایک اہم پیرامیٹر ہے۔ جب گڑ شارٹ سرکٹ کا سبب بنتا ہے، تو بھرنے کے بعد بیٹری کا وولٹیج 0 ہو جائے گا۔ ایک چھوٹے کرنٹ کے ساتھ گڑ کی وجہ سے شارٹ سرکٹ والی بیٹری کو چارج کرنے سے، ایک مستحکم وولٹیج کا مشاہدہ کیا جا سکتا ہے۔ جب کرنٹ burrs فیوز ویلیو تک پہنچ جاتا ہے، تب بھی بیٹری کے اندر دھاتی نجاست موجود ہوتی ہے، جو بیٹری کے خود خارج ہونے والے مادہ کو متاثر کرتی رہے گی، جس کے نتیجے میں عام بیٹریوں کے مقابلے میں خود خارج ہونے کی شرح زیادہ ہوتی ہے۔ یہ طریقہ بیٹری مینوفیکچرنگ کے دوران burrs کی وجہ سے بیٹری کے شارٹ سرکٹس کی شناخت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ وولٹیج میں تبدیلیوں کا مشاہدہ کرکے، ہم بیٹری کی پیداوار کے عمل کے دوران سلٹنگ، ڈائی کٹنگ اور سمیٹنے والے آلات کے معائنے کو مضبوط بنانے کی رہنمائی کر سکتے ہیں تاکہ بڑی مقدار میں نااہل بیٹریوں کی پیداوار سے بچا جا سکے۔ لہٰذا، کم کرنٹ اور نگرانی وولٹیج کی تبدیلیوں کے ساتھ burrs کی وجہ سے ہونے والی شارٹ سرکیٹ بیٹریوں کو چارج کرنے سے، بیٹری مینوفیکچرنگ کے عمل میں دشواریوں کی مؤثر طریقے سے نشاندہی کی جا سکتی ہے اور بیٹری کے معیار اور کارکردگی کو یقینی بنانے کے لیے متعلقہ پروسیس کنٹرولز کی رہنمائی کی جا سکتی ہے۔
