لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹری کے چارجنگ اور ڈسچارج کا اصول کیا ہے؟

لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹری ایک لتیم آئن بیٹری ہے جس میں لتیم آئرن فاسفیٹ (LiFePO4) منفی الیکٹروڈ مواد کے طور پر اور کاربن منفی الیکٹروڈ مواد کے طور پر ہے۔ واحد بیٹری کا ریٹیڈ وولٹیج 3.2V ہے، اور چارجنگ کٹ آف وولٹیج 3.6V~3.65V ہے۔

لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹری کے چارجنگ کے عمل کے دوران، لتیم آئرن فاسفیٹ کے کچھ لتیم آئن فرار ہو جاتے ہیں اور کیتھوڈ کاربن مواد کو سرایت کرنے کے لیے الیکٹرولائٹ کے ذریعے کیتھوڈ میں داخل ہوتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، کیمیائی رد عمل کا توازن برقرار رکھنے کے لیے بیرونی کنٹرول سرکٹ سے کیتھوڈ تک پہنچنے کے لیے الیکٹران اینوڈ سے خارج ہوتے ہیں۔ خارج ہونے والے عمل میں، لیتھیم آئن مقناطیسی قوت کے ذریعے فرار ہوتے ہیں اور الیکٹرولائٹ کے ذریعے انوڈ تک پہنچ جاتے ہیں، جب کہ کیتھوڈ سے خارج ہونے والے الیکٹران بیرونی سرکٹس کے ذریعے اینوڈ تک پہنچ کر باہر کو توانائی فراہم کرتے ہیں۔

لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹری کی ترقی میں ہائی وولٹیج، اعلی توانائی کی کثافت، طویل سائیکل کی زندگی، اچھی حفاظتی تکنیکی کارکردگی، کم خود خارج ہونے والے مادہ کی شرح، کوئی میموری اور اسی طرح کے فوائد ہیں.

Lifepo4 کے کرسٹل ڈھانچے میں، آکسیجن ایٹموں کو قریب سے چھ حروف میں ترتیب دیا گیا ہے۔ PO43 ٹیٹراہیڈرون اور FeO6 آکٹہیڈرون کرسٹل کا ایک مقامی ڈھانچہ کنکال بناتے ہیں۔ Li اور Fe ان octahedrons کے خلاء پر قابض ہیں، P خلاء کے ذریعے tetrahedron پر قابض ہے، جہاں Fe octahedron کے ساتھ مشترکہ کونیی پوزیشن پر قابض ہے، اور Li ہر ایک آکٹہیڈرون کی ہم آہنگی کی پوزیشن پر قابض ہے۔ Feo6 کے octahedrons کرسٹل کے bc جہاز پر جڑے ہوئے ہیں، اور b محور پر lio6 کے آکٹہیڈرون زنجیر کی ساخت سے جڑے ہوئے ہیں۔ ایک FeO6 آکٹہیڈرون، دو LiO6 آکٹہیڈرون اور ایک PO43 ٹیٹراہیڈرن۔ FeO6 کا کل octahedral نیٹ ورک منقطع ہے، اس لیے یہ الیکٹرانک چالکتا نہیں بنا سکتا۔ دوسری طرف، PO43 tetrahedron محدود جالی کا حجم مسلسل تبدیل ہوتا رہتا ہے، جو Li ablation اور الیکٹرانک بازی کو متاثر کرتا ہے، اس طرح LiFePO4 کیتھوڈ مواد کی الیکٹرانک چالکتا اور آئن بازی کے استعمال کی کارکردگی کی انتہائی کم سطح کی طرف جاتا ہے۔

لیتھیم آئرن فاسفیٹ بیٹری میں ایک اعلی نظریاتی صلاحیت (تقریباً 170mAh/g) اور 3.4V کا ڈسچارج پلیٹ فارم ہے۔ لی انوڈ اور انوڈ کے درمیان آگے پیچھے بہتی ہے، چارجنگ اور ڈسچارج۔ چارجنگ کے دوران، آکسیڈیشن ٹیکنالوجی کا رد عمل ہوتا ہے، اور لی انوڈ سے بچ جاتا ہے۔ کیتھوڈ میں سرایت شدہ الیکٹرولائٹ کا تجزیہ کرنے سے، آئرن Fe2 سے Fe3 میں بدل جاتا ہے، اور کیمیائی آکسیڈیشن سسٹم کا رد عمل ہوتا ہے۔

لتیم آئرن فاسفیٹ بیٹری کا چارج ڈسچارج ری ایکشن lifepo_4 اور fepo_4 کے درمیان ہوتا ہے۔ چارجنگ مینجمنٹ کے عمل کے دوران، LiFePO4 روایتی لتیم آئنوں سے الگ ہو کر FePO4 تشکیل دے سکتا ہے، اور ڈسچارج ڈیولپمنٹ کے عمل کے دوران، FePO4 کو سرایت کر کے لتیم آئنوں کو بڑھا کر LiFePO4 تشکیل دیا جا سکتا ہے۔

جب بیٹری چارج کی جاتی ہے، لتیم آئن لتیم آئرن فاسفیٹ کرسٹل سے کرسٹل کی سطح پر منتقل ہوتے ہیں، برقی فیلڈ فورس کے اثر کے تحت الیکٹرولائٹ میں داخل ہوتے ہیں، فلم سے گزرتے ہیں، اور پھر الیکٹرولائٹ کے ذریعے گریفائٹ کرسٹل کی سطح پر منتقل ہوتے ہیں، اور پھر گریفائٹ کرسٹل جالی میں سرایت.

دوسری طرف، الیکٹرانک معلومات کنڈکٹر کے ذریعے اینوڈ کے ایلومینیم ورق جمع کرنے والے کو لگ، بیٹری کے ذریعے استعمال کیے جانے والے اینوڈ پول، بیرونی کنٹرول سرکٹ، کیتھوڈ، کیتھوڈ لگ اور تانبے کے ورق جمع کرنے والے تک پہنچتی ہے۔ بیٹری کیتھوڈ، اور کنڈکٹر کے ذریعے چینی گریفائٹ کیتھوڈ میں بہتی ہے۔ کیتھوڈ کا چارج بیلنس۔ جب لتیم آئرن کو لتیم آئرن فاسفیٹ سے خارج کیا جاتا ہے تو، لتیم آئرن فاسفیٹ آئرن فاسفیٹ میں بدل جاتا ہے۔ بیٹری ڈسچارج ہونے پر، لتیم آئن بلیک جنکشن کرسٹل سے چھین کر سیکھنے والے الیکٹرولائٹ میں داخل ہو جاتے ہیں۔ پھر، انہیں جھلی کے ذریعے لتیم آئرن فاسفیٹ کرسٹل کی سطح پر منتقل کیا جا سکتا ہے، اور پھر الیکٹرولائٹ محلول کا تجزیہ کر کے لتیم آئرن فاسفیٹ کی جالی میں سرایت کیا جا سکتا ہے۔

ایک ہی وقت میں، الیکٹران کنڈکٹر کے ذریعے کیتھوڈ کاپر فوائل کلیکٹر، بیٹری کیتھوڈ، ایکسٹرنل سرکٹ، اینوڈ، بیٹری اینوڈ ایلومینیم فوائل کلیکٹر میں انوڈ، اور پھر کنڈکٹر کے ذریعے لتیم آئرن فاسفیٹ انوڈ میں بہتے ہیں۔ دو قطبی چارجز متوازن ہیں۔ لتیم آئنوں کو آئرن فاسفیٹ کرسٹل میں داخل کیا جاسکتا ہے، اور آئرن فاسفیٹ کو لتیم آئرن فاسفیٹ میں تبدیل کیا جاتا ہے۔