কার্বনের প্রয়োগ-লিথিয়ামে ব্যবহৃত প্রলিপ্ত কপার ফয়েল-আয়ন ব্যাটারি

নতুন এনার্জি ভেহিকল সেক্টরের দ্রুত বিকাশের সাথে সাথে লিথিয়াম- সেকেন্ডারি ব্যাটারিতে উচ্চ শক্তির ঘনত্বের চাহিদা বাড়ছে। ব্যাটারির নির্দিষ্ট শক্তির উন্নতি শুধুমাত্র বৈদ্যুতিক যানবাহনের ড্রাইভিং পরিসরকে উপকৃত করে না বরং উচ্চ খরচের বর্তমান চ্যালেঞ্জকে উল্লেখযোগ্যভাবে উপশম করতে পারে। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব ক্রমাগত বাড়তে থাকায়, সিলিকন-কার্বন অ্যানোডের সাথে উচ্চ-নিকেল ক্যাথোডের সংমিশ্রণ পরবর্তী-প্রজন্মের উচ্চ-শক্তি-ঘনত্বের লিথিয়াম{9}} ব্যাটারির বিকাশের জন্য আদর্শ কনফিগারেশনে পরিণত হয়েছে৷ যাইহোক, সিলিকন চার্জ এবং ডিসচার্জ চক্রের সময় উল্লেখযোগ্য আয়তনের পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়, যার ফলে সক্রিয় উপাদান কণার pulverization, পরিবাহী এজেন্টের সাথে যোগাযোগ বিন্দুর ক্ষতি এবং এমনকি বর্তমান সংগ্রাহক থেকে বিচ্ছিন্নতা ঘটে। এর ফলে সিলিকন-কার্বন অ্যানোডের দ্রুত ক্ষমতা ক্ষয় এবং চক্রের আয়ু সংক্ষিপ্ত হয়, যা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে তাদের প্রয়োগকে বাধাগ্রস্ত করে।

সিলিকন-কার্বন অ্যানোড উপাদানগুলির বিকাশ দীর্ঘকাল ধরে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি গবেষণায় ফোকাস করে আসছে, প্রাথমিকভাবে উপাদানটিকে অপ্টিমাইজ করা এবং পরিবর্তন করার উপর কেন্দ্রীভূত। এর মধ্যে রয়েছে সিলিকন উপাদানের কণার আকার এবং গঠন অপ্টিমাইজ করা, সেইসাথে সিলিকন-কার্বন সংমিশ্রণের গঠন এবং পদ্ধতি। সিলিকন-কার্বন অ্যানোড সামগ্রীর ব্যবহারিক প্রয়োগ অর্জনের জন্য, ইলেক্ট্রোডের সময় অপ্টিমাইজেশন এমনকি ব্যাটারি ডিজাইন এবং উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলি ক্রমবর্ধমান মনোযোগ এবং গবেষণা অর্জন করেছে৷ উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে অপ্টিমাইজ করা পরিবাহী এজেন্ট, স্লারি প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত বাইন্ডার, আবরণের ক্ষেত্রের ঘনত্ব, কম্প্যাকশন ঘনত্ব, ইলেক্ট্রোলাইট রচনা এবং গঠন প্রক্রিয়া।

ইলেক্ট্রোডের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হিসাবে, তামার ফয়েল নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সক্রিয় উপাদানকে সমর্থন করে যখন উত্পন্ন ইলেকট্রন সংগ্রহ করে এবং কারেন্ট গঠনের জন্য বহিরাগত সার্কিটে পরিচালনা করে। যদি সক্রিয় উপাদান এবং তামার ফয়েলের মধ্যে আনুগত্য অপর্যাপ্ত হয়, তবে সিলিকন-কার্বন কণাগুলি সাইকেল চালানোর সময় তামার ফয়েল থেকে সহজেই বিচ্ছিন্ন হতে পারে, যার ফলে চক্রের কার্যকারিতা খারাপ হয়। ব্যাটারির সাইকেল লাইফ উন্নত করতে, এই অধ্যয়নটি পাওয়ার ব্যাটারিতে একটি পরিবাহী কার্বন স্তর দিয়ে লেপা তামার ফয়েল প্রয়োগ করে। একটি স্ট্যাকিং প্রক্রিয়া ব্যবহার করে, 9.5 Ah পাউচ পাওয়ার সেলগুলি ক্যাথোড হিসাবে ত্রিবিধ উপাদান এবং অ্যানোড হিসাবে সিলিকন অক্সাইড-কার্বন কম্পোজিট দিয়ে তৈরি করা হয়েছিল। হারের ক্ষমতা, উচ্চ/নিম্ন-তাপমাত্রার কার্যক্ষমতা, এবং কোষের চক্র কার্যক্ষমতার উপর সাধারণ দ্বিগুণ-পার্শ্বযুক্ত মসৃণ কপার ফয়েলের তুলনায় কার্বন-কোটেড কপার ফয়েলের প্রভাবগুলি তদন্ত করা হয়েছিল৷

আমাদের পরীক্ষায়, আমরা বেয়ার ফয়েলের উপর ভিত্তি করে কার্বন-প্রলিপ্ত কপার ফয়েল ব্যবহার করেছি, উভয় পাশে পরিবাহী কার্বন এবং রজন বাইন্ডার দিয়ে লেপা। এটি বর্তমান সংগ্রাহকের পরিবাহিতা বৃদ্ধি করে, ভাল যোগাযোগের প্রতিরোধ নিশ্চিত করে, একই সাথে সক্রিয় উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে আনুগত্য বাড়ায়, যার ফলে ব্যাটারি চক্রের আয়ু উন্নত হয়। দ্বিমুখী মসৃণ কপার ফয়েল, কার্বন-কোটেড কপার ফয়েল এবং ইলেক্ট্রোড শীটের SEM চিত্রগুলি প্রকাশ করে যে দ্বিমুখী মসৃণ কপার ফয়েল পৃষ্ঠটি সমতল৷ কার্বনের পৃষ্ঠে পরিবাহী কার্বন কণাগুলি-প্রলিপ্ত তামার ফয়েল সমানভাবে বিতরণ করা হয়, যার কণার ব্যাস প্রায় 15-20 এনএম, একটি গোলাকার-কাঠামোর মতো যা রজন আঠালো দ্বারা একত্রে আবদ্ধ হয়৷ পৃষ্ঠটি আলগা এবং ছিদ্রযুক্ত, কার্যকরভাবে বর্তমান সংগ্রাহকের সাথে সক্রিয় উপাদানের আনুগত্য বাড়ায়। উপরন্তু, সক্রিয় উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে যোগাযোগ এলাকা বৃদ্ধি করা হয়, যা ইলেক্ট্রোড শীটের যোগাযোগ প্রতিরোধের হ্রাস করতে সাহায্য করে। SiO-C অ্যানোড শীটের উপরিভাগ এবং ক্রস{14}}বিভাগীয় কাঠামোর পর্যবেক্ষণগুলি 1.6 g/cc এর কমপ্যাকশন ঘনত্বের অধীনে ফ্র্যাকচার ছাড়াই কণাগুলি অক্ষত থাকার সাথে অভিন্ন কণা বন্টন দেখায়।

বিভিন্ন তামার ফয়েল ব্যবহার করে তৈরি ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড শীটগুলির মৌলিক পরামিতিগুলি নির্দেশ করে যে কার্বন{0}}কোটেড কপার ফয়েল ব্যবহার করে শীটের খোসার শক্তি দ্বিগুণ-সমৃদ্ধ মসৃণ কপার ফয়েল ব্যবহার করার তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে, যখন ইলেক্ট্রোড শীটের প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পেয়েছে৷ এটি প্রমাণ করে যে কার্বন আবরণ স্তর সক্রিয় উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে যোগাযোগের ক্ষেত্র বৃদ্ধি করতে পারে, ইলেক্ট্রোড শীটের বৈদ্যুতিন পরিবাহিতা উন্নত করতে পারে এবং সক্রিয় উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে যোগাযোগের প্রতিরোধ কমাতে পারে। তদ্ব্যতীত, রজন বাইন্ডার ধারণকারী কার্বন স্তর একটি রূপান্তর স্তর হিসাবে কাজ করে, সক্রিয় উপাদান এবং বর্তমান সংগ্রাহকের মধ্যে বন্ধনকে শক্তিশালী করে।

খোলা-সার্কিট ভোল্টেজ, AC অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ, বিপরীত ক্ষমতা, প্রারম্ভিক চার্জ-ডিসচার্জ দক্ষতা, এবং ক্যাথোডের নির্দিষ্ট ক্ষমতা ব্যবহার সহ বিভিন্ন কপার ফয়েল দিয়ে তৈরি 9.5 Ah পাউচ কোষগুলির আংশিক ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্স ডেটা 1010 থেকে গড় নমুনা পরিমাপের মাধ্যমে প্রাপ্ত করা হয়েছিল। তুলনা দেখায় যে কার্বন-কোটেড কপার ফয়েল ব্যবহার করে সেলের AC অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের মাত্রা দ্বিমুখী মসৃণ কপার ফয়েল ব্যবহার করে সেলের তুলনায় কম। এটি প্রাথমিকভাবে কারণ কার্বন-কোটেড কপার ফয়েল দিয়ে তৈরি ইলেক্ট্রোড শীটটির প্রতিরোধ ক্ষমতা কম থাকে, যার ফলে কোষের সামগ্রিক যোগাযোগ প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায়। কার্বন{10}}কোটেড কপার ফয়েল ব্যবহার করে সেলের নির্দিষ্ট ক্ষমতা ব্যবহার দ্বিগুণ-মসৃণ কপার ফয়েল ব্যবহার করে সেলের তুলনায় সামান্য কম (0.5 mAh/g)। এটি কার্বন আবরণের প্রবর্তনের কারণে হতে পারে যা ক্ষুদ্র লিথিয়াম-আয়ন ইন্টারক্যালেশনের দিকে পরিচালিত করে, কিছু লিথিয়াম আয়ন গ্রহণ করে এবং কোষের অপরিবর্তনীয় ক্ষমতা বৃদ্ধি করে।

ঘরের তাপমাত্রায় ভিন্ন ভিন্ন হারে দুই ধরনের কপার ফয়েলের সাথে একত্রিত পাউচ কোষের স্রাব বক্ররেখা দেখায় যে স্রাবের হার বৃদ্ধির সাথে সাথে উভয় কোষের স্রাব মালভূমি হ্রাস পায় এবং নিঃসরণ ক্ষমতা ধীরে ধীরে হ্রাস পায়। একটি উল্লেখযোগ্য ড্রপ ইনফ্লেকশন পয়েন্ট প্রদর্শিত হয় যখন স্রাবের হার 4C এ পৌঁছায়। এটি প্রধানত কারণ, স্রাব প্রবাহ বৃদ্ধির সাথে, লিথিয়াম আয়ন, ইলেকট্রন মুক্ত করার পরে, তাৎক্ষণিকভাবে অ্যানোড ত্যাগ করতে পারে না এবং ইলেক্ট্রোলাইটে ছড়িয়ে পড়তে পারে না, একটি উল্লেখযোগ্য লিথিয়াম-আয়ন ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করে। এটি ক্যাথোডে ফিরে আসার জন্য লিথিয়াম আয়নগুলির জন্য প্রয়োজনীয় ইলেক্ট্রোড সম্ভাব্যতা বৃদ্ধি করে, যার ফলে কোষে অভ্যন্তরীণ চাপ বৃদ্ধি পায় এবং এর ফলে স্রাব মালভূমি হ্রাস পায়। উপরে উল্লিখিত হার স্রাব বক্ররেখা এবং বিভিন্ন হারে স্রাব ক্ষমতা ধরে রাখার হারের তুলনা করে, দুটি কোষের স্রাব মালভূমি একই হারে মূলত অভিন্ন। কম হারে (<3C), the discharge capacity retention rates of the two cell types largely overlap. When the discharge rate increases to 4C and 5C, the discharge capacity retention rate of the carbon-coated copper foil cell is slightly higher than that of the double-sided smooth copper foil cell. This is primarily related to the carbon coating enhancing the conductivity of the cell and reducing contact resistance.

1C/1C চার্জের অধীনে দুই ধরনের কপার ফয়েলের সাথে একত্রিত পাউচ কোষের চক্র বক্ররেখাগুলি দেখায় যে 300 চক্রের পরে, 300 চক্রের পরে, কার্বন-কোটেড কপার ফয়েল সেলের জন্য 84.2%{7} ডাবল কপার ফয়েলের তুলনায় 84.2% এর তুলনায় ধারণ ক্ষমতা 89.5%। কার্বন-কোটেড কপার ফয়েল সেলের সাইকেল স্থায়িত্ব ডবল সাইডেড মসৃণ কপার ফয়েল সেলের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে। এই সুবিধাটি দুটি প্রধান দিক থেকে উদ্ভূত হয়: প্রথমত, তামার ফয়েল পৃষ্ঠের উপর আবৃত পরিবাহী কার্বন স্তর সক্রিয় উপাদান এবং তামার ফয়েলের মধ্যে যোগাযোগের ক্ষেত্রকে বাড়িয়ে তোলে এবং ছিদ্রযুক্ত পৃষ্ঠের কাঠামো সক্রিয় উপাদানের জন্য আরও যোগাযোগের স্থান সরবরাহ করে, বর্তমান সংগ্রাহকের সাথে মিথস্ক্রিয়াকে উন্নত করে; দ্বিতীয়ত, কার্বন আবরণে রজন বাইন্ডারের উপস্থিতি সক্রিয় উপাদান এবং তামার ফয়েলের মধ্যে আনুগত্যকে আরও শক্তিশালী করে। এটি উল্লেখযোগ্যভাবে সিলিকন ভিত্তিক অ্যানোডগুলিতে সক্রিয় উপাদান পালভারাইজেশনের ঘটনাকে দমন করে{13}}এটি একাধিক চক্রের পরে কণার বৃহৎ প্রসারণের হারের কারণে সৃষ্ট হয়, যার ফলে ব্যাটারির চক্রের আয়ু কার্যকরভাবে প্রসারিত হয়।

(1) SiO-C অ্যানোড ইলেক্ট্রোড শীটের খোসার শক্তি বাড়ায় এবং এর প্রতিরোধ ক্ষমতা কমায়।
(2) উচ্চ/নিম্ন{1}}তাপমাত্রা কার্যক্ষমতা এবং হারের ক্ষমতা উন্নত করে, কিন্তু উল্লেখযোগ্যভাবে নয়।
(3) কার্যকরীভাবে সিলিকন ভিত্তিক ব্যাটারির চক্র কার্যক্ষমতা বাড়ায়-। দ্বিগুণ-মুখী মসৃণ কপার ফয়েলের তুলনায়, 1C চার্জ/ডিসচার্জ হারে 300 চক্রের পরে ক্ষমতা ধরে রাখার হার 5.2% দ্বারা উন্নত হয়েছে।

তথ্যসূত্র

চায়না ন্যাশনাল নলেজ ইনফ্রাস্ট্রাকচার (CNKI)
সিলিকন-লিথিয়াম ভিত্তিক-আয়ন ব্যাটারিতে কার্বন প্রলিপ্ত কপার ফয়েলের গবেষণা ও প্রয়োগ
শানসি কয়লা রাসায়নিক শিল্প প্রযুক্তি গবেষণা ইনস্টিটিউট কোং, লি.
শেন জিয়াওহুই

আমাদের টেকনিক্যাল টিমের সাথে যোগাযোগ করুন

আপনি আমাদের পণ্য লিঙ্ক দেখতে পারেনhttp://www/carbon-কোটেড-ফয়েল/কার্বন-লেপা-তামা-ফয়েল/পরিবাহী-কার্বন-কোটেড-তামা-foil.htmlআরো বিস্তারিত জানার জন্য