पलक झपकते ही मौसम फिर ठंडा हो गया। हालाँकि उत्तर में घर के अंदर गर्मी है, यह इतना गर्म है कि मैं हर दिन आइसक्रीम खाना चाहता हूँ, लेकिन जब मैं बाहर जाता हूँ, तो मुझे लगभग 40 डिग्री के तापमान अंतर का सामना करना पड़ता है, जो अभी भी थोड़ा डरावना है।
अगर आपकी जेब में मौजूद स्मार्टफोन सचमुच एक "स्मार्टफोन" है, तो वह बाहर जाकर ठंडा नहीं होना चाहता। क्यों? क्योंकि इस मौसम में मोबाइल फोन की "लाइफ बार" पावर हमेशा चिंताजनक दर से गिरती है।
इस सीजन में एक चीज पर भारी छूट मिल रही है- बैटरी लाइफ। उत्तरी सर्दियों में इलेक्ट्रिक वाहनों की क्रूज़िंग रेंज गर्मियों की तुलना में केवल 30% कम हो सकती है।
इंटरनेट पर एक ज्वलंत वर्णन है: मुझे सर्दियों में जरूरी मामलों के लिए बाहर जाना पड़ता है। मैं अपना फ़ोन उठाता हूँ और देखता हूँ कि मेरे पास अभी भी 50+ बैटरियाँ बची हुई हैं। मैं आत्मविश्वास के साथ बाहर जाता हूं. जब मैं अपने गंतव्य पर पहुंचता हूं, तो मैं अपना फोन उठाता हूं और मुझे नहीं पता कि बैटरी आइकन, जो अभी हरा था, बदल गया है। 20% लाल हो गया. आप आश्चर्य से देखते हैं, और यह आपके सामने 1% में बदल जाता है। आप चौंक गए थे, फ़ोन में सांस ले रहे थे और अपने हाथ रगड़ रहे थे, लेकिन फिर भी आप फ़ोन को ठंडा होने से नहीं रोक सके...
कम तापमान के कारण उत्पन्न हुईं कई बड़ी चुनौतियाँ
समस्या क्या है? पता चला कि तापमान बहुत कम था और बैटरी "आंतरिक रूप से खपत" हो गई थी।
आंतरिक बैटरी खपत के कारणों की खोज करने से पहले, आइए पहले समझें कि बैटरी कैसे काम करती है।
बैटरी में मुख्य रूप से ये मुख्य घटक होते हैं: नकारात्मक इलेक्ट्रोड (ज्यादातर ग्रेफाइट को नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है), सकारात्मक इलेक्ट्रोड (लिथियम आयरन फॉस्फेट को उदाहरण के रूप में उपयोग किया जाता है), विभाजक (लिथियम आयन गुजर सकते हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉन नहीं), और बैटरी आवरण.
जब लिथियम-आयन बैटरी को चार्ज किया जाता है, तो लिथियम आयन सकारात्मक इलेक्ट्रोड में लिथियम आयरन फॉस्फेट से निकलते हैं, इलेक्ट्रोलाइट समाधान में नकारात्मक इलेक्ट्रोड में चले जाते हैं, और ग्रेफाइट में एम्बेडेड होते हैं। नकारात्मक इलेक्ट्रोड में ग्रेफाइट सकारात्मक इलेक्ट्रोड से चलने वाले लिथियम आयनों और तार के माध्यम से चलने वाले इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित करेगा। डिस्चार्ज के दौरान, ग्रेफाइट में संग्रहीत लिथियम आयन फिर से निकल जाते हैं, इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से विभाजक से गुजरते हैं, और सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर लौट आते हैं। इलेक्ट्रॉन विभाजक से नहीं गुजर सकते हैं और केवल बाहरी तार से सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर लौट सकते हैं। यह क्रिया तार में करंट उत्पन्न करती है, जिससे विद्युत उपकरण काम करने लगता है।
कम तापमान लिथियम-आयन बैटरी के काम को कैसे प्रभावित करेगा? बैटरी की सामग्री और संचालन प्रक्रियाएँ कम तापमान वाले वातावरण से प्रभावित होंगी। जैसे सर्दियों में बहुत देर तक तत्वों के संपर्क में रहने वाली उंगलियां कम लचीली हो जाती हैं, वैसे ही बैटरी में मौजूद सामग्रियां भी कम लचीली हो जाती हैं। कम तापमान वाले वातावरण में, आयनों के लिए बाहर निकलना और सामग्रियों में एम्बेड करना अधिक कठिन हो जाता है, और झिल्ली से गुजरना अधिक कठिन हो जाता है, और आयनों की गति की गति भी कम हो जाएगी।
कम तापमान वाले डिस्चार्ज के दौरान, कैथोड इलेक्ट्रोड सामग्री में लिथियम आयनों के एम्बेडेड होने की दर धीमी हो जाती है। सामने वाले लिथियम आयन इससे पहले आते हैं कि सामने वाले लिथियम आयन को सामग्री में समाहित होने का समय मिले। लिथियम आयन जाम होने लगते हैं, और बड़ी मात्रा में लिथियम आयन इलेक्ट्रोड सामग्री की सतह पर जमा हो जाते हैं, जो निष्क्रियता परत (उद्योग में एसईआई फिल्म कहा जाता है) के उत्पादन में तेजी लाएगा, यह फिल्म लिथियम आयनों के सम्मिलन को धीमा कर देगी इलेक्ट्रोड में)। इस तरह Embedding और भी मुश्किल है. स्थूल अभिव्यक्ति यह है कि बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाता है, बैटरी "आंतरिक रूप से खपत" करने लगती है, और बाहर की ओर बिजली का उत्पादन छोटा हो जाता है।
कम तापमान वाली चार्जिंग के दौरान, लिथियम आयन ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड की ओर चले जाते हैं, लेकिन जिस गति से लिथियम आयन ग्रेफाइट में एम्बेडेड होते हैं वह भी धीमा हो जाता है, जबकि इलेक्ट्रॉन तार के माध्यम से खुशी से नकारात्मक इलेक्ट्रोड तक पहुंच सकते हैं। जब इलेक्ट्रॉन नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर लिथियम आयनों का सामना करते हैं, तो लिथियम डेंड्राइट बनाने के लिए धात्विक लिथियम उत्पन्न होगा। एक बार जब लिथियम डेंड्राइट बढ़ जाते हैं, तो वे विभाजक को छेद देंगे, जिससे बैटरी शॉर्ट-सर्किट और खराबी का कारण बनेगी।
आंतरिक प्रीहीटिंग
इस तकनीकी मार्ग को आंतरिक प्रीहीटिंग कहा जाता है। बैटरी बनाते समय, निर्माता बैटरी संरचना में निकल फ़ॉइल का एक पतला टुकड़ा जोड़ता है और इसे एक विद्युतरोधी पॉलिमर से ढक देता है (पतली निकल फ़ॉइल को बैटरी को छोटा होने से रोकने के लिए)। एक बार जब बैटरी का तापमान बहुत कम हो जाता है, तो नियंत्रक उसमें से करंट प्रवाहित कर देता हैनिकल पन्नी, बैटरी सामग्री को तेजी से गर्म करने के लिए बड़ी मात्रा में ऊष्मा ऊर्जा उत्पन्न करता है। बैटरी को हमेशा अपेक्षाकृत अच्छे ऑपरेटिंग तापमान रेंज के भीतर डिस्चार्ज होने दें।
यदि आप कम तापमान पर चार्ज करना चाहते हैं, तो चार्जिंग उपकरण पहले बैटरी को कम शक्ति से चार्ज करेगा, बैटरी को पहले से गर्म करने के लिए चार्जिंग के दौरान बैटरी द्वारा उत्पन्न गर्मी का उपयोग करें और उच्च प्रदर्शन करने से पहले बैटरी का तापमान उपयुक्त सीमा तक बढ़ने तक प्रतीक्षा करें। पावर फास्ट चार्जिंग।
अनुच्छेद 3: बाहरी तापन। आप बैटरी में प्रीहीटिंग उपकरण जोड़ सकते हैं (जैसे हीटर और इलेक्ट्रिक भट्टियां प्रदान करना)।
बैटरी पहले प्रीहीटिंग डिवाइस को कम-शक्ति वाली बिजली की आपूर्ति करती है। प्रीहीटिंग डिवाइस गर्मी उत्पन्न करती है और बैटरी का तापमान बढ़ा देती है। उचित ऑपरेटिंग तापमान तक पहुंचने के बाद, बैटरी सामान्य कामकाजी स्थिति में प्रवेश करती है। कुछ इलेक्ट्रिक कारें बैटरी-प्रीहीटिंग फ़ंक्शन से सुसज्जित हैं। सर्दियों में, कार को सामान्य कामकाजी स्थिति में लाने के लिए कार का उपयोग करने से पहले बैटरी को पहले से गरम करना चाहिए।
