উচ্চ শক্তির ঘনত্বের সমস্ত সলিড স্টেট ব্যাটারি কীভাবে ডিজাইন করবেন

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, উচ্চ-শক্তির ঘনত্বের লিথিয়াম ব্যাটারির চাহিদা বৈদ্যুতিক যানবাহন, মহাকাশ এবং বড় আকারের শক্তি সঞ্চয়ের মতো ক্ষেত্রে বৃদ্ধি অব্যাহত রয়েছে। যদিও ঐতিহ্যবাহী বাণিজ্যিক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স এবং হালকা পরিবহনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, তবে তারা একই সাথে উচ্চ শক্তির ঘনত্ব, দীর্ঘ জীবনকাল এবং আরও কঠোর পরিবেশগত স্থিতিশীলতার জন্য শিল্পের চাহিদা পূরণ করা কঠিন। ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব আরও উন্নত করতে, মূল উপাদান সিস্টেমের দিকগুলি (পজিটিভ ইলেক্ট্রোড, নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড, ইলেক্ট্রোলাইট) এবং সামগ্রিক প্যাকেজিং ডিজাইন থেকে একসাথে কাজ করা প্রয়োজন।

শক্তি ঘনত্ব উন্নত করার জন্য বর্তমানে শিল্পে দুটি প্রধান প্রযুক্তিগত রুট রয়েছে: একটি হ'ল তরল লিথিয়াম ব্যাটারিগুলিতে চূড়ান্ত উন্নতি করা, উচ্চতর নিকেল সামগ্রী পজিটিভ ইলেক্ট্রোড, সিলিকন-ভিত্তিক বা লিথিয়াম ধাতব নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড, পাতলা বা এমনকি কোনও বিভাজক সহ, ইত্যাদি; দ্বিতীয়টি হ'ল সমস্ত সলিড স্টেট বা "কোয়েসি সলিড স্টেট" প্রযুক্তি, যা আরও ভাল ভলিউম ব্যবহার এবং উচ্চতর সুরক্ষা প্রান্তিক অর্জনের জন্য traditional তিহ্যবাহী তরল ইলেক্ট্রোলাইটগুলি প্রতিস্থাপন করে। যাইহোক, প্রাক্তনগুলির মুখোমুখি চ্যালেঞ্জগুলি যেমন দুর্বল ইন্টারফেসের স্থিতিশীলতা এবং দ্রুত ক্ষমতা ক্ষয়ের ক্ষয় হয়, তবে বড় আকারের উত্পাদন প্রক্রিয়া, উপাদানগুলির সামঞ্জস্যতা এবং ব্যয় নিয়ন্ত্রণের ক্ষেত্রে পরবর্তীকালে এখনও পুরোপুরি ভেঙে যায়নি। তদতিরিক্ত, বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন দৃশ্যের লোড এবং রেঞ্জের প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে ব্যাটারি ডিজাইনের জন্য পৃথক প্রয়োজনীয় প্রয়োজনীয়তাগুলি সামনে রাখা হয়েছে (যেমন নতুন শক্তি যানবাহন, ড্রোন, বিমান ইত্যাদি): কিছু স্থান পাওয়ার ঘনত্ব এবং সুরক্ষার উপর জোর দেয়, অন্যরা আরও বেশি ফোকাস করে পরিসীমা প্রসারিত করতে এবং মোট ওজন হ্রাস করতে চরম নির্দিষ্ট শক্তিতে।

1। তাত্ত্বিক ভিত্তি এবং নকশা ধারণা

1.1 শক্তির ঘনত্বের তাত্ত্বিক উপরের সীমা এবং সীমিত কারণ

উচ্চ-শক্তি ঘনত্বের লিথিয়াম ব্যাটারি ডিজাইন করার সময়, প্রথমে ব্যাটারি কোষের শক্তি ঘনত্ব (ডাব্লুএইচ/কেজি বা ডাব্লুএইচ/এল) প্রভাবিত করে এমন মূল কারণগুলি সনাক্ত করা প্রয়োজন, ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপকরণগুলির নির্দিষ্ট ক্ষমতা সহ, অপারেটিং ভোল্টেজ, ইলেক্ট্রোড অনুপাত (এন/পি অনুপাত), সক্রিয় উপকরণগুলির অনুপাত এবং প্যাকেজিং কাঠামো।

উপাদান স্তরে, উচ্চ-ক্ষমতার ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডগুলি (যেমন লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ রিচ, এনসিএম 811, এমনকি অতি-উচ্চ তাত্ত্বিক ক্ষমতা সহ লি-ও 2 সিস্টেমগুলি) এবং উচ্চ-ক্ষমতা সম্পন্ন নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডগুলি (সিলিকন কার্বন, খাঁটি লিথিয়াম ধাতু বা ধাতব অ্যালো)) পৃথক কোষগুলির শক্তির ঘনত্বকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে তবে উভয়ই চক্রের জীবন এবং সুরক্ষার ক্ষেত্রে বাধাগুলির মুখোমুখি হতে পারে;

ইন্টারফেস এবং পাশের প্রতিক্রিয়া: উচ্চ শক্তি ঘনত্বের সিস্টেমগুলি প্রায়শই অপারেটিং ভোল্টেজ এবং আরও কমপ্যাক্ট স্ট্রাকচারের অর্থ আরও বেশি চাহিদাযুক্ত করে তোলে, বৈদ্যুতিন/ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেসকে অস্থির পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া যেমন গ্যাস উত্পাদন এবং ধাতব আয়ন দ্রবীভূত করার প্রবণতা তৈরি করে;

উপাদান নকশা: অতি পাতলা বা এমনকি ঝিল্লি নির্মূল করা, বর্তমান সংগ্রাহক (তামার ফয়েল, অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল) পাতলা করা বা হালকা প্যাকেজিং ব্যবহার নিষ্ক্রিয় ভরের অনুপাত কমাতে পারে, তবে একই সময়ে, উত্পাদন প্রক্রিয়া এবং নিরাপত্তা নিয়ন্ত্রণের উপর উচ্চতর প্রয়োজনীয়তা রাখা হয়।

অনেক গবেষণা এবং বাণিজ্যিকীকরণের ক্ষেত্রে, ব্যাটারি ডিজাইনকে স্তরযুক্ত কৌশল হিসাবে সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে: প্রথমে একটি লক্ষ্য শক্তি ঘনত্ব সেট করুন (যেমন 500 ডাব্লু/কেজি, 700 ডাব্লুএইচ/কেজি, এমনকি 1000 ডাব্লু/কেজি) এবং তারপরে উপাদান সিস্টেম এবং অনুমিত করুন স্ট্রাকচারাল প্যারামিটারগুলি, যেমন ধনাত্মক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড লোড, সক্রিয় উপাদানের অনুপাত, ইলেক্ট্রোড বেধ, বিভাজক প্রকার ইত্যাদি ইত্যাদি লক্ষ্য মান বাড়ার সাথে সাথে উপাদান ব্যবস্থা প্রায়শই গ্রাফাইট/এনসিএম 811 থেকে এসআই-সি/উচ্চ নিকেল এনসিএম পর্যন্ত বিকশিত হয়, তারপরে থেকে এলআই ধাতু/লিথিয়াম সমৃদ্ধ ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড এবং অবশেষে সমস্ত শক্ত রাষ্ট্রের ব্যাটারি বা লিথিয়াম সালফার, লিথিয়াম বায়ু ইত্যাদির মতো কাটিং-এজ ফর্মগুলিতে প্রসারিত হয় etc.

1.2 তরল থেকে কঠিন অবস্থা: বিবর্তন এবং চ্যালেঞ্জ

কাগজটি তরল থেকে সমস্ত শক্ত অবস্থায় প্রযুক্তিগত বিবর্তনের সামগ্রিক ওভারভিউ সরবরাহ করে:

উচ্চ শক্তির তরল ব্যাটারি: আল্ট্রা হাই নিকেল এনসিএম (যেমন এনসিএম 9 সিরিজ) সাধারণত কৃত্রিম বা কার্যকরী আবরণ বিভাজক এবং অতি-পাতলা নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড আবরণের সাথে অপরিবর্তনীয় ক্ষতি কমাতে ব্যবহৃত হয়। কিছু স্কিম এমনকি নিরাপত্তা ফ্যাক্টর উন্নত করতে স্থানীয় কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট প্রবর্তন করে;

কোয়েসি সলিড স্টেট ব্যাটারি: তুলনামূলকভাবে উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা বজায় রাখতে তরল ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে মিশ্রিত জেল বা কিছু শক্ত ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করুন এবং নেতিবাচক দিকের অতিরিক্ত লিথিয়াম জমার কারণে সৃষ্ট ডেনড্রাইট সমস্যার উন্নতি করতেও;

সমস্ত সলিড স্টেট ব্যাটারি: সম্পূর্ণরূপে তরল ইলেক্ট্রোলাইটগুলিকে কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট (সালফাইড, অক্সাইড বা পলিমার) দিয়ে প্রতিস্থাপন করলে তা উল্লেখযোগ্যভাবে শক্তির ঘনত্ব বাড়াতে পারে এবং উচ্চ ভোল্টেজ এবং উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশকে প্রতিরোধ করতে পারে, কিন্তু বড় আকারের উত্পাদন এবং ইন্টারফেস যোগাযোগ এখনও প্রযুক্তিগত অসুবিধা।

নীতিগতভাবে, সমস্ত কঠিন অবস্থার সমাধান উপাদান বিশুদ্ধতা এবং প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার জন্য আরও সংবেদনশীল, এবং পর্যাপ্ত আয়ন পরিবাহিতা এবং কাছাকাছি ইন্টারফেস যোগাযোগ অর্জনের জন্য উচ্চ চাপ/হট প্রেসিং পরিবেশে সম্পূর্ণ ঘনত্বের প্রয়োজন। এদিকে, লিথিয়াম নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডগুলি সমস্ত কঠিন অবস্থার অবস্থার অধীনে উচ্চ প্রতিবন্ধক ইন্টারফেস স্তর (SCL) বা স্ট্রেস-প্ররোচিত ফাটলের মতো ইন্টারফেস প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য প্রবণ, যা তাদের চক্রের জীবন এবং রেট কর্মক্ষমতা সীমিত করবে।

2. উপাদান সিস্টেম: ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড, নেতিবাচক ইলেকট্রোড, এবং ইলেক্ট্রোলাইট

2.1 উচ্চ নিকেল পজিটিভ ইলেক্ট্রোড এবং লিথিয়াম সমৃদ্ধ পজিটিভ ইলেক্ট্রোড

(1) উচ্চ নিকেল টারনারি (NCM, NCA)

উচ্চ নিকেল সিস্টেম (এনসিএম 811, এনসিএম 9 সিরিজ) বর্তমানে তার 200+ মাহ/জি এর বিপরীত ক্ষমতার কারণে তরল উচ্চ-শক্তি ব্যাটারির মূল ভিত্তিতে পরিণত হয়েছে। যাইহোক, যখন নিকেল সামগ্রীটি আরও বাড়ানো হয়, তখন কাঠামোগত স্থায়িত্ব, তাপ স্থায়িত্ব এবং ইন্টারফেসের পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াগুলি খারাপ হয়ে যাবে। সাহিত্যে পৃষ্ঠের আবরণ (যেমন আল ₂ ও 3, জো ₂), ডোপিং (যেমন এমজি, আ.এল.) এবং একক স্ফটিক কাঠামো সহ ফেজ ট্রানজিশন এবং মাইক্রোক্র্যাক গঠনকে দমন করতে, যার ফলে চক্রের জীবন বাড়ানো সহ একাধিক সমাধানের প্রস্তাব দেওয়া হয়েছে।

(২) সমৃদ্ধ লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ ভিত্তিক/সমৃদ্ধ লিথিয়াম অক্সাইড

সমৃদ্ধ লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ ভিত্তিক উপকরণ (লি ₁mn₀। ₅₅ni₀। ₁₅C₀। প্রথম সপ্তাহ, ভোল্টেজ ফেইড এবং কম হারের পারফরম্যান্স, যার জন্য কণা রূপচর্চা, ডোপিং এবং পৃষ্ঠের সংশোধনীতে আরও পরিশোধিত গবেষণা এবং বিকাশের প্রয়োজন হয় কীভাবে লিথিয়াম ধাতু বা সিলিকন-ভিত্তিক ক্যাথোডগুলির সাথে এই জাতীয় "লিথিয়াম রিচ ক্যাথোডস" সংমিশ্রণে আলোচনা করা হয়েছে। সমস্ত শক্ত রাষ্ট্রের ইলেক্ট্রোলাইট সহ তাদের 700-800 WH/কেজি বা এমনকি উচ্চতর শক্তি ঘনত্বের পরিসীমাগুলিতে নতুন ভারসাম্য পয়েন্টগুলি সন্ধান করতে পারে।

2.2 নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড: গ্রাফাইট থেকে সিলিকন-ভিত্তিক এবং তারপরে লিথিয়াম ধাতুতে

(1) গ্রাফাইট এবং এর পরিবর্তন

Traditional তিহ্যবাহী গ্রাফাইট নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডগুলির স্থিতিশীল সাইক্লিং এবং পরিপক্ক প্রযুক্তির মতো সুবিধা রয়েছে তবে তাদের নির্দিষ্ট ক্ষমতা (প্রায় 372 এমএএইচ/জি) উচ্চতর শক্তি ঘনত্বের প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য আর পর্যাপ্ত নয়। সিলিকন মাইক্রো পাউডার বা সিলিকন অক্সাইডের যথাযথ সংযোজন ক্ষমতা বাড়িয়ে তুলতে পারে তবে এটি সম্প্রসারণ এবং পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াগুলিও নিয়ে আসে।

(2) সিলিকন ভিত্তিক ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড

সিলিকন-ভিত্তিক নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের তাত্ত্বিক নির্দিষ্ট ক্ষমতা 3500 এমএএইচ/জি এরও বেশি পৌঁছতে পারে। যদি এটি কার্যকরভাবে ভলিউম সম্প্রসারণকে দমন করতে এবং স্থিতিশীল এসইআই ফিল্ম বজায় রাখতে পারে তবে শক্তির ঘনত্বটি উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হতে পারে। কিছু বাণিজ্যিক ব্যাটারি ক্ষমতা বাড়ানোর জন্য 5-10% সিলিকনকে নেতিবাচক বৈদ্যুতিনে অন্তর্ভুক্ত করার চেষ্টা করেছে। তবে সিলিকন-ভিত্তিক পরিবেশে সলিড-স্টেট ইলেক্ট্রোলাইটস, সম্প্রসারণ চাপ এবং পরিবাহী নেটওয়ার্কগুলির রক্ষণাবেক্ষণের সাথে ইন্টারফেসের সাথে মেলে বিশেষ মনোযোগ এখনও প্রদান করা দরকার।

(3) লিথিয়াম ধাতু

একটি আদর্শ অবস্থায়, তাত্ত্বিক ক্ষমতা (3860 mAh/g) এবং লিথিয়াম ধাতব নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের কার্যক্ষমতা 0 V এর কাছাকাছি, যা সমগ্র প্যাকেজের শক্তি ঘনত্বকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করবে। যাইহোক, ডেনড্রাইটের বৃদ্ধি, আয়তনের পরিবর্তন এবং ইন্টারফেসের পার্শ্ব প্রতিক্রিয়ার কারণে, তরল সিস্টেমে লিথিয়াম ধাতব ব্যাটারিগুলি বেশিরভাগই পরীক্ষাগার পর্যায়ে থাকে। সলিড স্টেট ইলেক্ট্রোলাইট কিছু পরিমাণে ডেনড্রাইটের প্রসারণকে দমন করতে পারে এবং পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া কমাতে পারে, তবে তাদের জন্য অত্যন্ত উচ্চ প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা প্রয়োজন এবং এখনও "ইলাস্টিক ম্যাচিং" এবং "পূর্ণ জীবন সুরক্ষা" এর সমস্যাগুলি সমাধান করতে হবে।

2.3 ইলেক্ট্রোলাইট: তরল, জৈব জেল থেকে কঠিন

তরল ইলেক্ট্রোলাইট: উচ্চ-শক্তি ব্যাটারিগুলির জন্য প্রায়শই উচ্চ ভোল্টেজ স্থায়িত্বের প্রয়োজন হয় এবং ফসফেট বা অন্যান্য নতুন অ্যাডিটিভগুলির সংযোজন ইন্টারফেসের স্থায়িত্ব বাড়িয়ে তুলতে পারে। যাইহোক, ভোল্টেজ 4 এ বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে 8 {2}}। 8 ভি, পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া এবং গ্যাস রিলিজ আরও বিশিষ্ট হয়ে ওঠে;

পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট: এটির প্লাস্টিকতা এবং নির্দিষ্ট সুরক্ষা রয়েছে, তবে এর আয়নিক পরিবাহিতা তরল অবস্থার সাথে মেলে এবং এটি বেশিরভাগ মাঝারি বা উচ্চ তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে ব্যবহৃত হয়;

সালফাইড সলিড ইলেক্ট্রোলাইট: প্রতিনিধি উপকরণ যেমন লি ₁₀ জিইপি ₂ এস ₁₂ ​​(এলজিপি) এর তরল অবস্থার সাথে তুলনীয় আয়ন পরিবাহিতা থাকে তবে আর্দ্র পরিবেশের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল এবং এইচ ₂ এর প্রজন্মের মতো ইস্যুতে ঝুঁকিপূর্ণ;

অক্সাইড সলিড ইলেক্ট্রোলাইটস, যেমন এলএলজেডো (লি ₇ লা ∝ জেডআর ₂ o ₁ ₂ ₂ ₂), বায়ুতে দুর্দান্ত স্থিতিশীলতা এবং কম সংবেদনশীলতা রয়েছে তবে ঘনত্বের সিনটারিং তাপমাত্রা বেশি এবং ইন্টারফেসের প্রতিবন্ধকতা নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন।

সাহিত্যে উল্লেখ করা হয়েছে যে বিভিন্ন শক্ত ইলেক্ট্রোলাইটগুলি বিভিন্ন পরিস্থিতিতে উপযুক্ত এবং স্বল্পমেয়াদে বাজারে পুরোপুরি আধিপত্য বিস্তার করা "নিখুঁত উপাদান" এর পক্ষে কঠিন। কীটি এখনও নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশন (স্বয়ংচালিত, বিমান, বা শক্তি সঞ্চয়) এবং উত্পাদন লাইন প্রক্রিয়া শর্তগুলির উপর নির্ভর করে।

3। উচ্চ শক্তি ঘনত্বের ব্যাটারির কাঠামোগত নকশা এবং উপাদান অপ্টিমাইজেশন

3.1 স্ট্যাকিং/উইন্ডিং এবং মেরু বেধ

এটি একটি তরল বা কঠিন অবস্থার ব্যাটারি হোক না কেন, কোষের গঠন প্রায়শই স্ট্যাকিং বা উইন্ডিং দ্বারা একত্রিত হয়। উচ্চ শক্তির ঘনত্ব অর্জনের জন্য, মেরু লোড বৃদ্ধি এবং অকার্যকর ভলিউম হ্রাস করা প্রয়োজন। যাইহোক, অত্যধিক লোড সহজেই দুর্বল অভ্যন্তরীণ আয়ন পরিবহন, বর্ধিত মেরুকরণ এবং তাপ উত্পাদন বৃদ্ধি করতে পারে। অতএব, কাগজটি অত্যধিক পুরু ইলেক্ট্রোড প্লেট দ্বারা সৃষ্ট অসম পরিবাহন এড়াতে ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড ক্ষমতার ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য N/P অনুপাত এবং ইলেক্ট্রোড কমপ্যাকশন ঘনত্বের মতো পরামিতিগুলিকে অপ্টিমাইজ করার পরামর্শ দেয়।

3.2 ডায়াফ্রাম, বর্তমান সংগ্রাহক এবং প্যাকেজিং

ডায়াফ্রাম: অতি পাতলা বা কার্যকরীভাবে প্রলিপ্ত বিভাজকগুলি প্রায়শই উচ্চ-শক্তির ব্যাটারিতে ব্যবহৃত হয় এবং এমনকি সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি ঐতিহ্যগত বিভাজকগুলিকে বাদ দিতে পারে। কিন্তু নিরাপত্তা এবং স্থিতিশীল আয়ন পথ নিশ্চিত করার জন্য, "বেধ" এবং "পাংচার প্রতিরোধের" মধ্যে একটি ভারসাম্য খুঁজে পাওয়া প্রয়োজন;

বর্তমান সংগ্রাহক: অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল এবং তামা ফয়েল এর বেধ হ্রাস করা বা হালকা, উচ্চ-শক্তি ধাতু ফয়েল দিয়ে প্রতিস্থাপন করা নিষ্ক্রিয় ওজন হ্রাস করার একটি গুরুত্বপূর্ণ উপায়;

প্যাকেজিং এবং তাপ ব্যবস্থাপনা: ক্ষমতা এবং শক্তি বৃদ্ধির সাথে সাথে তাপ ব্যবস্থাপনা আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। যদিও সমস্ত সলিড স্টেট ব্যাটারির থার্মাল রনঅওয়ের জন্য উচ্চ তাপমাত্রার থ্রেশহোল্ড থাকে, তবুও তাদের তাপ অপচয় এবং যান্ত্রিক বাফারিং কাঠামো উন্নত করতে হবে।

4। উত্পাদন প্রক্রিয়া এবং সম্ভাব্যতা অধ্যয়ন

4.1 তরল ব্যাটারির চরম উন্নতি

একটি প্রচলিত উৎপাদন লাইনে 500 Wh/kg বা তার বেশি তরল ব্যবস্থা অর্জন করতে, সাধারণত নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে প্রচেষ্টা করা হয়:

High load electrodes (>4-5 mAh/cm ²) আবরণ অভিন্নতা এবং শুকানোর প্রক্রিয়ার জন্য কঠোর প্রয়োজনীয়তা প্রয়োজন;

আল্ট্রা পাতলা ঝিল্লি এবং হালকা ওজনের বর্তমান সংগ্রহকারী, যেমন 5 µ মি কপার ফয়েল, 9 µ এম অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল, 12 µ মি বা এমনকি 9 µ মি ঝিল্লি;

এন/পি অনুপাত: অতিরিক্ত নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড যথাযথভাবে হ্রাস করুন;

কম ইলেক্ট্রোলাইট সংযোজন: টেপ বা ভ্যাকুয়াম অনুপ্রবেশ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে অবশিষ্ট তরল হ্রাস করুন।

এই "সীমা পর্যন্ত খনন" পদ্ধতির মাধ্যমে, কিছু কোম্পানি নির্দিষ্ট পরিবেশে প্রায় 350-400 Wh/kg শক্তির ঘনত্ব সহ 18650/2170 নলাকার বা পাউচ ব্যাটারি তৈরি করতে পারে, তবে তাদের চক্রের জীবন এবং সুরক্ষা সুরক্ষা আরও বাড়াতে হবে অপ্টিমাইজ করা

4.2 সলিড স্টেট প্রক্রিয়ায় অসুবিধা

সলিড স্টেট ইলেক্ট্রোলাইট প্রস্তুতি: সালফাইডগুলির একটি জড় এবং শুকনো পরিবেশের প্রয়োজন হয়, যখন অক্সাইডগুলি উচ্চ-তাপমাত্রার সিনটারিংয়ের প্রয়োজন হয় এবং এটি প্রস্তুত করা কঠিন;

Stacked pressing: It is often carried out under high pressure (>100 এমপিএ), এবং কণার মধ্যে পর্যাপ্ত যোগাযোগ অবশ্যই নিশ্চিত করতে হবে;

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড চিকিত্সা: যদি একদিকে লিথিয়াম ফয়েল বা অতি-পাতলা লিথিয়াম ব্যবহার করে তবে জল এবং অক্সিজেনের সাথে যোগাযোগ এড়ানো প্রয়োজন এবং অন্যদিকে, ফয়েল উপাদান নিজেই ভাঙ্গন বা কুঁচকির ঝুঁকিতে রয়েছে।

যদিও সমস্ত শক্ত রাষ্ট্র প্রযুক্তি তাত্ত্বিকভাবে 600-1000 WH/কেজি এর বিস্ময়কর শক্তি ঘনত্ব অর্জন করতে পারে, তবে ব্যাপক উত্পাদনের অসুবিধা এবং ব্যয় বেশি থাকে। সাহিত্যে উল্লেখ করা হয়েছে যে পরবর্তী 5-10 বছরে সমস্ত শক্ত রাষ্ট্রের ব্যাটারিগুলির বৃহত আকারের প্রয়োগ অর্জনের জন্য, উপাদান সংশ্লেষণ, যান্ত্রিক ছাঁচনির্মাণ, ইন্টারফেস ইঞ্জিনিয়ারিং এবং চক্র পরিচালনায় ক্রমাগত গবেষণা আরও গভীর করা প্রয়োজন।

5। অ্যাপ্লিকেশন সম্ভাবনা: বৈদ্যুতিক যানবাহন থেকে বিমান পর্যন্ত

কাগজটি জোর দিয়েছিল যে উচ্চ-শক্তি ঘনত্বের ব্যাটারির সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশনগুলি বৈদ্যুতিক যানবাহনের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয়, তবে এটি মানহীন বিমানীয় যানবাহন (ইউএভি), বৈদ্যুতিক উল্লম্ব টেকঅফ এবং ল্যান্ডিং যানবাহন (ইভিটিল), ছোট পরিচালিত বিমান এবং মহাকাশযানের অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। এই পরিস্থিতিগুলির জন্য উচ্চতর শক্তি ঘনত্ব এবং ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তি, পাশাপাশি সুরক্ষা এবং ভলিউমের উপর আরও কঠোর বিধিনিষেধ প্রয়োজন।

ড্রোনস এবং শর্ট হোল এয়ারক্রাফ্ট: সিলিকন-ভিত্তিক নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সহ উচ্চ নিকেল ভিত্তিক তরল ব্যাটারি বা কোয়াশি সলিড স্টেট ব্যাটারিগুলিতে স্থানান্তরিত হওয়া সুরক্ষা নিশ্চিত করার সময় দীর্ঘতর ধৈর্য অর্জনের জন্য অগ্রাধিকার দেওয়া যেতে পারে;

বড় যাত্রীবাহী বিমান: বর্তমানে, ব্যাটারি শক্তির উপর সম্পূর্ণ নির্ভর করা এখনও কঠিন, কিন্তু "ব্যাটারি+ফুয়েল সেল" হাইব্রিড বা "হাইব্রিড" সমাধানগুলি ধীরে ধীরে আবির্ভূত হচ্ছে৷ সমস্ত কঠিন অবস্থা বা অতি-উচ্চ শক্তির ব্যাটারি প্রযুক্তি পরিপক্ক হয়ে গেলে, বিমান নির্গমন হ্রাস এবং নিরাপত্তা ব্যাপকভাবে উপকৃত হবে।

তদতিরিক্ত, নিবন্ধটি সংক্ষেপে উল্লেখ করেছে যে বৃহত আকারের শক্তি সঞ্চয় (বায়ু শক্তি, ফটোভোলটাইক গ্রিড সংযোগ) এর ক্ষেত্রে, উচ্চ শক্তি ঘনত্ব জমির পেশা এবং নির্মাণ ব্যয় হ্রাস করতে পারে। যদি সুরক্ষা এবং ব্যয় একই সাথে অর্জন করা যায় তবে সমস্ত শক্ত রাষ্ট্রীয় রুটেরও যথেষ্ট সম্ভাবনা রয়েছে।

6 .. মূল উদ্ভাবন এবং চ্যালেঞ্জগুলির ওভারভিউ

কাগজের সংক্ষিপ্তসার এবং বিশ্লেষণের মাধ্যমে, এটি দেখা যায় যে লেখক তরল এবং সমস্ত শক্ত রাষ্ট্রের উচ্চ-শক্তি ব্যাটারিগুলির নকশার জন্য একাধিক পদ্ধতিগত চিন্তাভাবনা এবং রুট নির্বাচনের প্রস্তাব দেয়:

উপাদান এবং গঠন সংযোগ: ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় উপকরণ থেকে ইলেক্ট্রোলাইট এবং প্যাকেজিং, প্রতিটি উপাদান ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত;

পর্যায়ক্রমে বিবর্তন: প্রথম সীমাবদ্ধ তরল প্রযুক্তি আপগ্রেড করুন, তারপরে ধীরে ধীরে জেলড বা কোয়াশি সলিড স্টেটে স্থানান্তর করুন এবং শেষ পর্যন্ত সমস্ত শক্ত অবস্থায় চলে যান;

"সুরক্ষা পারফরম্যান্স ব্যয়" ত্রিভুজ ভারসাম্য: অতি উচ্চ-নির্দিষ্ট শক্তি এবং অর্থনৈতিক সম্ভাবনার মধ্যে সর্বোত্তম মিডপয়েন্ট সন্ধান করা;

দৃশ্যকল্প কাস্টমাইজেশন: বিভিন্ন শক্তি স্তর (200 Wh/kg~1000 Wh/kg) এবং প্রয়োগের পরিস্থিতি (যাত্রী গাড়ি, বিমান, শক্তি সঞ্চয়স্থান) জন্য সর্বোত্তম উপাদান সমন্বয় স্থাপন করুন।

লিথিয়াম সমৃদ্ধ ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড ভোল্টেজ ক্ষয়, সিলিকন নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড প্রসারণ এবং সলিড-স্টেট ইন্টারফেস সমস্যাগুলির মতো উপাদানগুলি থেকেই মূল চ্যালেঞ্জগুলি আসে; এটি প্রক্রিয়ার স্কেল এবং খরচের সীমাবদ্ধতার কারণেও হয়, যেমন অতি-পাতলা ইলেক্ট্রোড শীট তৈরি এবং সামঞ্জস্য নিয়ন্ত্রণ।