લિ-આયન બેટરી

કિમ દ્વારા અપડેટ: જુલાઈ 9, 2022

લિ-આયન બેટરી એ રિચાર્જેબલ બેટરી છે જેમાં લિથિયમ આયન હોય છે. તેઓ સેલ ફોનથી કાર સુધી દરેક વસ્તુમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. પરંતુ તેઓ કેવી રીતે કામ કરે છે?

લિ-આયન બેટરીઓ ઊર્જા સંગ્રહ કરવા માટે ઇન્ટરકેલેશન પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરે છે. આ પ્રક્રિયામાં બેટરીની અંદર કેથોડ અને એનોડ વચ્ચે ફરતા લિથિયમ આયનોનો સમાવેશ થાય છે. ક્યારે ચાર્જિંગ, આયનો એનોડથી કેથોડ તરફ જાય છે, અને જ્યારે ડિસ્ચાર્જ થાય છે, ત્યારે તેઓ વિરુદ્ધ દિશામાં જાય છે.

પરંતુ તે માત્ર એક સંક્ષિપ્ત ઝાંખી છે. ચાલો બધું વધુ વિગતવાર જોઈએ.

લિથિયમ-આયન બેટરી શું છે?

લિથિયમ-આયન બેટરીઓ આ દિવસોમાં દરેક જગ્યાએ છે! તેઓ અમારા ફોનને પાવર કરે છે, લેપટોપ, ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને વધુ. પરંતુ તેઓ બરાબર શું છે? ચાલો નજીકથી નજર કરીએ!

ઈપીએસ

લિથિયમ-આયન બેટરીઓ એક અથવા વધુ કોષો, એક રક્ષણાત્મક સર્કિટ બોર્ડ અને કેટલાક અન્ય ઘટકોની બનેલી હોય છે:

• ઇલેક્ટ્રોડ્સ: કોષના હકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છેડા. વર્તમાન કલેક્ટરો સાથે જોડાયેલ છે.
• એનોડ: નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ.
• ઇલેક્ટ્રોલાઇટ: એક પ્રવાહી અથવા જેલ જે વીજળીનું સંચાલન કરે છે.
• વર્તમાન કલેક્ટર્સ: બેટરીના દરેક ઇલેક્ટ્રોડ પર વાહક ફોઇલ્સ કે જે સેલના ટર્મિનલ્સ સાથે જોડાયેલા હોય છે. આ ટર્મિનલ્સ બેટરી, ઉપકરણ અને બેટરીને શક્તિ આપતા ઉર્જા સ્ત્રોત વચ્ચે વિદ્યુત પ્રવાહ પ્રસારિત કરે છે.
• વિભાજક: એક છિદ્રાળુ પોલિમરીક ફિલ્મ જે લિથિયમ આયનોના વિનિમયને એક બાજુથી બીજી તરફ સક્ષમ કરતી વખતે ઇલેક્ટ્રોડને અલગ કરે છે.

તે કેવી રીતે કામ કરે છે

જ્યારે તમે લિથિયમ-આયન બેટરી દ્વારા સંચાલિત ઉપકરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં હોવ, ત્યારે લિથિયમ આયનો એનોડ અને કેથોડ વચ્ચે બેટરીની અંદર ફરતા હોય છે. તે જ સમયે, ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય સર્કિટમાં ફરતા હોય છે. આયનો અને ઈલેક્ટ્રોનની આ હિલચાલ એ વિદ્યુત પ્રવાહ બનાવે છે જે તમારા ઉપકરણને શક્તિ આપે છે.

જ્યારે બેટરી ડિસ્ચાર્જ થઈ રહી હોય, ત્યારે એનોડ લિથિયમ આયનોને કેથોડમાં મુક્ત કરે છે, જે ઈલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે જે તમારા ઉપકરણને પાવર કરવામાં મદદ કરે છે. જ્યારે બેટરી ચાર્જ થાય છે, ત્યારે વિપરીત થાય છે: લિથિયમ આયનો કેથોડ દ્વારા મુક્ત થાય છે અને એનોડ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.

તમે તેમને ક્યાં શોધી શકો છો?

લિથિયમ-આયન બેટરીઓ આ દિવસોમાં દરેક જગ્યાએ છે! તમે તેમને ફોન, લેપટોપ, ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને વધુમાં શોધી શકો છો. તેથી આગલી વખતે જ્યારે તમે તમારા મનપસંદ ઉપકરણોમાંથી કોઈ એકનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં હોવ, ત્યારે ફક્ત યાદ રાખો કે તે લિથિયમ-આયન બેટરી દ્વારા સંચાલિત છે!

લિથિયમ-આયન બેટરીનો રસપ્રદ ઇતિહાસ

નાસાના પ્રારંભિક પ્રયાસો

60 ના દાયકામાં, નાસા પહેલેથી જ રિચાર્જેબલ લિ-આયન બેટરી બનાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યું હતું. તેઓએ CuF2/Li બેટરી વિકસાવી છે, પરંતુ તે કામ કરી શકી નથી.

એમ. સ્ટેનલી વ્હીટીંગહામની સફળતા

1974માં, બ્રિટિશ રસાયણશાસ્ત્રી એમ. સ્ટેનલી વ્હિટિંગહામે કેથોડ સામગ્રી તરીકે ટાઇટેનિયમ ડિસલ્ફાઇડ (TiS2) નો ઉપયોગ કરીને એક સફળતા મેળવી. આ એક સ્તરીય માળખું ધરાવે છે જે તેના સ્ફટિક બંધારણને બદલ્યા વિના લિથિયમ આયન લઈ શકે છે. એક્સોન એ બેટરીનું વેપારીકરણ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો, પરંતુ તે ખૂબ ખર્ચાળ અને જટિલ હતી. ઉપરાંત, કોષોમાં મેટાલિક લિથિયમની હાજરીને કારણે તે આગ પકડવાની સંભાવના હતી.

ગોડશેલ, મિઝુશિમા અને ગુડનફ

1980 માં, નેડ એ. ગોડશેલ એટ અલ. અને કોઇચી મિઝુશિમા અને જ્હોન બી. ગુડનફ લિથિયમ કોબાલ્ટ ઓક્સાઇડ (LiCoO2, અથવા LCO) સાથે TiS2 ને બદલે છે. આમાં સમાન સ્તરીય માળખું હતું, પરંતુ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ અને હવામાં વધુ સ્થિરતા સાથે.

રાચીદ યાઝામીની શોધ

તે જ વર્ષે, રાચિદ યાઝામીએ ગ્રેફાઇટમાં લિથિયમનું ઉલટાવી શકાય તેવું ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઇન્ટરકેલેશન દર્શાવ્યું અને લિથિયમ ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડ (એનોડ)ની શોધ કરી.

જ્વલનશીલતાની સમસ્યા

જ્વલનશીલતાની સમસ્યા યથાવત રહી, તેથી લિથિયમ મેટલ એનોડ્સને છોડી દેવામાં આવ્યા. અંતિમ ઉકેલ એ કેથોડ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સમાન ઇન્ટરકેલેશન એનોડનો ઉપયોગ કરવાનો હતો, જે બેટરી ચાર્જિંગ દરમિયાન લિથિયમ ધાતુની રચનાને અટકાવે છે.

યોશિનોની ડિઝાઇન

1987માં, અકીરા યોશિનોએ પેટન્ટ કરી જે ગુડનફના એલસીઓ કેથોડ અને કાર્બોનેટ એસ્ટર-આધારિત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે “સોફ્ટ કાર્બન” (ચારકોલ જેવી સામગ્રી)ના એનોડનો ઉપયોગ કરીને પ્રથમ વ્યાવસાયિક લિ-આયન બેટરી બનશે.

સોનીનું વ્યાપારીકરણ

1991 માં, સોનીએ યોશિનોની ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરીને વિશ્વની પ્રથમ રિચાર્જેબલ લિથિયમ-આયન બેટરીનું ઉત્પાદન અને વેચાણ કરવાનું શરૂ કર્યું.

નોબેલ પુરસ્કાર

2012 માં, જ્હોન બી. ગુડનફ, રાચિડ યાઝામી અને અકીરા યોશિનોને લિથિયમ-આયન બેટરી વિકસાવવા માટે પર્યાવરણીય અને સલામતી તકનીકો માટે 2012 IEEE મેડલ મળ્યો. પછી, 2019 માં, ગુડનફ, વ્હિટિંગહામ અને યોશિનોને આ જ વસ્તુ માટે રસાયણશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર આપવામાં આવ્યો.

વૈશ્વિક ઉત્પાદન ક્ષમતા

2010 માં, લિ-આયન બેટરીની વૈશ્વિક ઉત્પાદન ક્ષમતા 20 ગીગાવોટ-કલાક હતી. 2016 સુધીમાં, તે ચીનમાં 28 GWh સાથે વધીને 16.4 GWh થઈ ગયું હતું. 2020 માં, વૈશ્વિક ઉત્પાદન ક્ષમતા 767 GWh હતી, જેમાં ચીનનો હિસ્સો 75% હતો. 2021 માં, તે 200 અને 600 GWh વચ્ચે રહેવાનો અંદાજ છે, અને 2023 માટે અનુમાન 400 થી 1,100 GWh વચ્ચે છે.

18650 લિથિયમ-આયન કોષો પાછળનું વિજ્ઞાન

18650 સેલ શું છે?

જો તમે ક્યારેય લેપટોપ બેટરી અથવા ઇલેક્ટ્રિક વાહન વિશે સાંભળ્યું હોય, તો સંભવ છે કે તમે 18650 સેલ વિશે સાંભળ્યું હશે. આ પ્રકારના લિથિયમ-આયન કોષ આકારમાં નળાકાર હોય છે અને તેનો ઉપયોગ વિવિધ કાર્યક્રમોમાં થાય છે.

18650 સેલની અંદર શું છે?

18650 સેલ ઘણા ઘટકોથી બનેલો છે, જે બધા તમારા ઉપકરણને પાવર કરવા માટે એકસાથે કામ કરે છે:

• નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સામાન્ય રીતે ગ્રેફાઇટથી બનેલું હોય છે, જે કાર્બનનું એક સ્વરૂપ છે.
• હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સામાન્ય રીતે મેટલ ઓક્સાઇડથી બનેલું હોય છે.
• ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એ કાર્બનિક દ્રાવકમાં લિથિયમ મીઠું છે.
• વિભાજક એનોડ અને કેથોડને શોર્ટ થવાથી અટકાવે છે.
• વર્તમાન કલેક્ટર એ ધાતુનો ટુકડો છે જે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનિક્સને એનોડ અને કેથોડથી અલગ કરે છે.

18650 સેલ શું કરે છે?

તમારા ઉપકરણને પાવર કરવા માટે 18650 સેલ જવાબદાર છે. તે એનોડ અને કેથોડ વચ્ચે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા બનાવીને આ કરે છે, જે બાહ્ય સર્કિટમાંથી વહેતા ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્પાદન કરે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ આ પ્રતિક્રિયાને સરળ બનાવવામાં મદદ કરે છે, જ્યારે વર્તમાન કલેક્ટર ખાતરી કરે છે કે ઇલેક્ટ્રોન શોર્ટ સર્કિટ ન કરે.

18650 કોષોનું ભવિષ્ય

બેટરીની માંગ સતત વધી રહી છે, તેથી સંશોધકો સતત ઉર્જા ઘનતા, ઓપરેટિંગ તાપમાન, સલામતી, ટકાઉપણું, ચાર્જિંગ સમય અને 18650 કોષોની કિંમતમાં સુધારો કરવાના માર્ગો શોધી રહ્યા છે. આમાં ગ્રાફીન જેવી નવી સામગ્રી સાથે પ્રયોગો અને વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રોડ સ્ટ્રક્ચર્સની શોધનો સમાવેશ થાય છે.

તેથી, આગલી વખતે જ્યારે તમે તમારા લેપટોપ અથવા ઇલેક્ટ્રિક વાહનનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં હોવ, ત્યારે 18650 સેલ પાછળના વિજ્ઞાનની પ્રશંસા કરવા માટે થોડો સમય ફાળવો!

લિથિયમ-આયન કોષોના પ્રકાર

નાના નળાકાર

આ લિથિયમ-આયન કોષોનો સૌથી સામાન્ય પ્રકાર છે, અને તે મોટાભાગની ઇ-બાઇક અને ઇલેક્ટ્રિક વાહન બેટરીઓમાં જોવા મળે છે. તેઓ વિવિધ પ્રમાણભૂત કદમાં આવે છે અને કોઈપણ ટર્મિનલ વિના નક્કર શરીર ધરાવે છે.

મોટા નળાકાર

આ લિથિયમ-આયન કોષો નાના નળાકાર કોષો કરતા મોટા હોય છે, અને તેમની પાસે મોટા થ્રેડેડ ટર્મિનલ હોય છે.

ફ્લેટ અથવા પાઉચ

આ નરમ, સપાટ કોષો છે જે તમને સેલ ફોન અને નવા લેપટોપમાં મળશે. તેઓ લિથિયમ-આયન પોલિમર બેટરી તરીકે પણ ઓળખાય છે.

સખત પ્લાસ્ટિક કેસ

આ કોષો મોટા થ્રેડેડ ટર્મિનલ સાથે આવે છે અને સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રિક વાહન ટ્રેક્શન પેકમાં વપરાય છે.

જેલી રોલ

નળાકાર કોષો લાક્ષણિકતા "સ્વિસ રોલ" રીતે બનાવવામાં આવે છે, જેને યુ.એસ.માં "જેલી રોલ" તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. આનો અર્થ એ છે કે તે પોઝિટિવ ઈલેક્ટ્રોડ, સેપરેટર, નેગેટિવ ઈલેક્ટ્રોડ અને સેપરેટરનું એક જ લાંબુ "સેન્ડવિચ" છે જે એક જ સ્પૂલમાં ફેરવવામાં આવે છે. જેલી રોલ્સ સ્ટેક્ડ ઇલેક્ટ્રોડવાળા કોષો કરતાં વધુ ઝડપથી ઉત્પન્ન થવાનો ફાયદો ધરાવે છે.

પાઉચ કોષો

પાઉચ કોષોમાં સૌથી વધુ ગુરુત્વાકર્ષણ ઊર્જા ઘનતા હોય છે, પરંતુ જ્યારે તેમનું ચાર્જ સ્ટેટ (SOC) સ્તર ઊંચું હોય ત્યારે વિસ્તરણને રોકવા માટે તેમને નિયંત્રણના બાહ્ય માધ્યમની જરૂર હોય છે.

ફ્લો બેટરીઓ

ફ્લો બેટરી એ પ્રમાણમાં નવા પ્રકારની લિથિયમ-આયન બેટરી છે જે કેથોડ અથવા એનોડ સામગ્રીને જલીય અથવા કાર્બનિક દ્રાવણમાં સસ્પેન્ડ કરે છે.

સૌથી નાનો લિ-આયન કોષ

2014 માં, પેનાસોનિકે સૌથી નાનો લિ-આયન સેલ બનાવ્યો. તે પિન આકારનું છે અને તેનો વ્યાસ 3.5mm અને વજન 0.6g છે. તે સામાન્ય લિથિયમ બેટરી જેવી જ છે અને સામાન્ય રીતે "LiR" ઉપસર્ગ સાથે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે.

બેટરી પેક

બેટરી પેક બહુવિધ કનેક્ટેડ લિથિયમ-આયન કોષોથી બનેલા હોય છે અને તેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિક કાર જેવા મોટા ઉપકરણોને પાવર કરવા માટે થાય છે. તેમાં તાપમાન સેન્સર, વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર સર્કિટ્સ, વોલ્ટેજ ટેપ્સ અને ચાર્જ-સ્ટેટ મોનિટર હોય છે જેથી સુરક્ષા જોખમો ઓછા થાય.

લિથિયમ-આયન બેટરીનો ઉપયોગ શેના માટે થાય છે?

કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ

લિથિયમ-આયન બેટરી એ તમારા બધા મનપસંદ ગેજેટ્સ માટે પાવર સ્ત્રોત છે. તમારા વિશ્વાસુ સેલ ફોનથી લઈને તમારા લેપટોપ સુધી, ડિજિટલ કેમેરા, અને ઇલેક્ટ્રિક સિગારેટ, આ બેટરીઓ તમારી ટેકને ચાલુ રાખે છે.

પાવર ટુલ્સ

જો તમે DIYer છો, તો તમે જાણો છો કે લિથિયમ-આયન બેટરી એ જવાનો માર્ગ છે. કોર્ડલેસ ડ્રીલ, સેન્ડર્સ, કરવત અને બગીચાના સાધનો જેવા કે વ્હીપર-સ્નિપર્સ અને હેજ ટ્રીમર બધા આ બેટરીઓ પર આધાર રાખે છે.

ઇલેક્ટ્રિક વાહનો

ઇલેક્ટ્રિક કાર, હાઇબ્રિડ વાહનો, ઇલેક્ટ્રીક મોટરસાઇકલ અને સ્કૂટર, ઇલેક્ટ્રિક સાયકલ, વ્યક્તિગત ટ્રાન્સપોર્ટર્સ અને અદ્યતન ઇલેક્ટ્રિક વ્હીલચેર તમામ આસપાસ ફરવા માટે લિથિયમ-આયન બેટરીનો ઉપયોગ કરે છે. અને ચાલો રેડિયો-નિયંત્રિત મોડેલ્સ, મોડેલ એરક્રાફ્ટ અને મંગળ ક્યુરિયોસિટી રોવર વિશે પણ ભૂલશો નહીં!

દૂરસંચાર

લિથિયમ-આયન બેટરીનો ઉપયોગ ટેલિકોમ્યુનિકેશન એપ્લિકેશન્સમાં બેકઅપ પાવર તરીકે પણ થાય છે. ઉપરાંત, ગ્રીડ એનર્જી સ્ટોરેજ માટે સંભવિત વિકલ્પ તરીકે તેમની ચર્ચા કરવામાં આવી રહી છે, જો કે તેઓ હજુ સુધી તદ્દન ખર્ચ-સ્પર્ધાત્મક નથી.

લિથિયમ-આયન બેટરી પ્રદર્શન વિશે તમારે શું જાણવાની જરૂર છે

ઊર્જા ઘનતા

જ્યારે લિથિયમ-આયન બેટરીની વાત આવે છે, ત્યારે તમે કેટલીક ગંભીર ઉર્જા ઘનતા જોઈ રહ્યાં છો! અમે વાત કરી રહ્યા છીએ 100-250 W·h/kg (360-900 kJ/kg) અને 250-680 W·h/L (900-2230 J/cm3). એક નાનકડા શહેરને પ્રકાશિત કરવા માટે એટલી શક્તિ છે!

વિદ્યુત્સ્થીતિમાન

લિથિયમ-આયન બેટરીમાં અન્ય પ્રકારની બેટરીઓ કરતાં વધુ ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ હોય ​​છે, જેમ કે લીડ-એસિડ, નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઇડ અને નિકલ-કેડમિયમ.

આંતરિક પ્રતિકાર

આંતરિક પ્રતિકાર સાયકલિંગ અને વય બંને સાથે વધે છે, પરંતુ આ બેટરીને કયા વોલ્ટેજ અને તાપમાન પર સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે તેના પર આધાર રાખે છે. આનો અર્થ એ છે કે ટર્મિનલ્સ પરનો વોલ્ટેજ લોડ હેઠળ નીચે આવે છે, મહત્તમ વર્તમાન ડ્રો ઘટાડે છે.

ચાર્જ સમય

એ દિવસો ગયા જ્યારે લિથિયમ-આયન બેટરીને ચાર્જ થવામાં બે કલાક કે તેથી વધુ સમય લાગતો હતો. આજકાલ, તમે 45 મિનિટ કે તેથી ઓછા સમયમાં સંપૂર્ણ ચાર્જ મેળવી શકો છો! 2015 માં, સંશોધકોએ 600 એમએએચ ક્ષમતાની બેટરીને બે મિનિટમાં 68 ટકા ક્ષમતા સુધી ચાર્જ કરી અને 3,000 એમએએચની બેટરી પાંચ મિનિટમાં 48 ટકા ક્ષમતા સુધી ચાર્જ થઈ હોવાનું પણ દર્શાવ્યું હતું.

ખર્ચ ઘટાડો

1991 થી લિથિયમ-આયન બેટરીએ ઘણો લાંબો રસ્તો કાઢ્યો છે. કિંમતોમાં 97% ઘટાડો થયો છે અને ઉર્જા ઘનતા ત્રણ ગણાથી વધુ વધી છે. સમાન રસાયણશાસ્ત્ર સાથે અલગ-અલગ કદના કોષો પણ અલગ-અલગ ઊર્જા ઘનતા ધરાવી શકે છે, જેથી તમે તમારા પૈસા માટે વધુ બેંગ મેળવી શકો.

લિથિયમ-આયન બેટરી આયુષ્ય સાથે શું ડીલ છે?

ઈપીએસ

જ્યારે લિથિયમ-આયન બેટરીની વાત આવે છે, ત્યારે આયુષ્ય સામાન્ય રીતે સંપૂર્ણ ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્રની સંખ્યાના સંદર્ભમાં માપવામાં આવે છે જે ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડ સુધી પહોંચવા માટે લે છે. આ થ્રેશોલ્ડને સામાન્ય રીતે ક્ષમતામાં ઘટાડો અથવા અવબાધ વધારો તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ઉત્પાદકો સામાન્ય રીતે "સાયકલ લાઇફ" શબ્દનો ઉપયોગ બેટરીના જીવનકાળનું વર્ણન કરવા માટે તેની રેટ કરેલ ક્ષમતાના 80% સુધી પહોંચવા માટે લેતી ચક્રની સંખ્યાના સંદર્ભમાં કરે છે.

લિથિયમ-આયન બેટરીને ચાર્જ કરેલી સ્થિતિમાં સંગ્રહિત કરવાથી તેમની ક્ષમતામાં પણ ઘટાડો થાય છે અને સેલ પ્રતિકાર વધે છે. આ મુખ્યત્વે એનોડ પર ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસની સતત વૃદ્ધિને કારણે છે. બૅટરીનું સમગ્ર જીવન ચક્ર, જેમાં ચક્ર અને નિષ્ક્રિય સ્ટોરેજ ઑપરેશન્સનો સમાવેશ થાય છે, તેને કૅલેન્ડર લાઇફ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

બેટરી સાયકલ જીવનને અસર કરતા પરિબળો

બેટરીનું ચક્ર જીવન ઘણા પરિબળોથી પ્રભાવિત થાય છે, જેમ કે:

• તાપમાન
• ડિસ્ચાર્જ વર્તમાન
• વર્તમાન ચાર્જ
• ચાર્જ રેન્જની સ્થિતિ (સ્રાવની ઊંડાઈ)

વાસ્તવિક દુનિયાની એપ્લિકેશન્સમાં, જેમ કે સ્માર્ટફોન, લેપટોપ અને ઇલેક્ટ્રિક કાર, બેટરી હંમેશા સંપૂર્ણપણે ચાર્જ થતી નથી અને ડિસ્ચાર્જ થતી નથી. આ કારણે સંપૂર્ણ ડિસ્ચાર્જ ચક્રના સંદર્ભમાં બેટરી જીવનને વ્યાખ્યાયિત કરવું ભ્રામક હોઈ શકે છે. આ મૂંઝવણને ટાળવા માટે, સંશોધકો કેટલીકવાર સંચિત ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ કરે છે, જે બેટરી દ્વારા તેના સમગ્ર જીવન દરમિયાન અથવા તેના સમકક્ષ સંપૂર્ણ ચક્ર દરમિયાન વિતરિત ચાર્જ (Ah) ની કુલ રકમ છે.

બેટરી ડિગ્રેડેશન

બેટરીઓ તેમના જીવનકાળ દરમિયાન ધીમે ધીમે ક્ષીણ થાય છે, જેના કારણે ક્ષમતામાં ઘટાડો થાય છે અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ઓપરેટિંગ સેલ વોલ્ટેજ ઓછું થાય છે. આ ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં વિવિધ રાસાયણિક અને યાંત્રિક ફેરફારોને કારણે છે. અધોગતિ ખૂબ જ તાપમાન પર આધારિત છે, અને ઉચ્ચ ચાર્જ સ્તર પણ ક્ષમતાના નુકશાનમાં ઉતાવળ કરે છે.

કેટલીક સૌથી સામાન્ય અધોગતિ પ્રક્રિયાઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• એનોડ પર કાર્બનિક કાર્બોનેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ઘટાડો, જે સોલિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસ (SEI) ની વૃદ્ધિમાં પરિણમે છે. આના કારણે ઓહ્મિક અવબાધમાં વધારો થાય છે અને સાયકલેબલ આહ ચાર્જમાં ઘટાડો થાય છે.

• લિથિયમ મેટલ પ્લેટિંગ, જે લિથિયમ ઇન્વેન્ટરી (સાયકલેબલ આહ ચાર્જ) અને આંતરિક શોર્ટ-સર્કિટિંગની ખોટ તરફ દોરી જાય છે.

• સાયકલિંગ દરમિયાન વિસર્જન, ક્રેકીંગ, એક્સ્ફોલિયેશન, ડિટેચમેન્ટ અથવા તો નિયમિત વોલ્યુમ ફેરફારને કારણે (નકારાત્મક અથવા હકારાત્મક) ઇલેક્ટ્રોએક્ટિવ સામગ્રીનું નુકસાન. આ ચાર્જ અને પાવર ફેડ (વધાયેલો પ્રતિકાર) બંને તરીકે દેખાય છે.

• નીચા સેલ વોલ્ટેજ પર નકારાત્મક કોપર વર્તમાન કલેક્ટરનું કાટ/વિસર્જન.

• PVDF બાઈન્ડરનું અધોગતિ, જે ઈલેક્ટ્રોએક્ટિવ મટિરિયલની ટુકડીનું કારણ બની શકે છે.

તેથી, જો તમે એવી બેટરી શોધી રહ્યાં છો જે ચાલશે, તો તેની સાયકલ લાઇફને અસર કરી શકે તેવા તમામ પરિબળો પર નજર રાખવાની ખાતરી કરો!

લિથિયમ-આયન બેટરીના જોખમો

લિથિયમ-આયન બેટરી શું છે?

લિથિયમ-આયન બેટરી એ આપણા આધુનિક વિશ્વના પાવરહાઉસ છે. તેઓ સ્માર્ટફોનથી લઈને ઇલેક્ટ્રિક કાર સુધીની દરેક વસ્તુમાં જોવા મળે છે. પરંતુ, તમામ શક્તિશાળી વસ્તુઓની જેમ, તેઓ થોડા જોખમો સાથે આવે છે.

જોખમો શું છે?

લિથિયમ-આયન બેટરીમાં જ્વલનશીલ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ હોય છે અને જો નુકસાન થાય તો દબાણ બની શકે છે. આનો અર્થ એ છે કે જો બેટરી ખૂબ ઝડપથી ચાર્જ થાય છે, તો તે શોર્ટ સર્કિટનું કારણ બની શકે છે અને વિસ્ફોટ અને આગ તરફ દોરી શકે છે.

લિથિયમ-આયન બેટરીઓ જોખમી બની શકે તેવી કેટલીક રીતો અહીં છે:

• થર્મલ દુરુપયોગ: નબળી ઠંડક અથવા બાહ્ય આગ
• ઇલેક્ટ્રિકલ દુરુપયોગ: ઓવરચાર્જ અથવા બાહ્ય શોર્ટ સર્કિટ
• યાંત્રિક દુરુપયોગ: ઘૂંસપેંઠ અથવા ક્રેશ
• આંતરિક શોર્ટ સર્કિટ: ઉત્પાદન ભૂલો અથવા વૃદ્ધત્વ

શું કરી શકાય?

લિથિયમ-આયન બેટરી માટેના પરીક્ષણ ધોરણો એસિડ-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ બેટરીઓ કરતાં વધુ કડક છે. સલામતી નિયમનકારો દ્વારા શિપિંગ મર્યાદાઓ પણ લાદવામાં આવી છે.

કેટલાક કિસ્સાઓમાં, કંપનીઓને બેટરી-સંબંધિત સમસ્યાઓને કારણે ઉત્પાદનો પાછા મંગાવવા પડ્યા છે, જેમ કે સેમસંગ ગેલેક્સી નોટ 7 2016 માં રિકોલ.

આગના જોખમોને ઘટાડવા માટે બિન-જ્વલનશીલ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વિકસાવવા સંશોધન પ્રોજેક્ટ્સ ચાલી રહ્યા છે.

જો લિથિયમ-આયન બેટરીને નુકસાન થાય, કચડી નાખવામાં આવે અથવા ઓવરચાર્જ પ્રોટેક્શન વિના વધુ વિદ્યુત લોડ થાય, તો સમસ્યાઓ ઊભી થઈ શકે છે. બેટરીને શોર્ટ-સર્કિટ કરવાથી તે વધુ ગરમ થઈ શકે છે અને સંભવતઃ આગ લાગી શકે છે.

આ બોટમ લાઇન

લિથિયમ-આયન બેટરી શક્તિશાળી છે અને તેણે આપણા વિશ્વમાં ક્રાંતિ કરી છે, પરંતુ તે કેટલાક જોખમો સાથે આવે છે. આ જોખમોથી વાકેફ રહેવું અને તેને ઘટાડવાનાં પગલાં લેવાં મહત્વપૂર્ણ છે.

લિથિયમ-આયન બેટરીની પર્યાવરણીય અસર

લિથિયમ-આયન બેટરી શું છે?

લિથિયમ-આયન બેટરી ફોન અને લેપટોપથી લઈને ઈલેક્ટ્રિક કાર સુધીના આપણા રોજિંદા ઉપકરણો માટે પાવર સ્ત્રોત છે. તેઓ લિથિયમ, નિકલ અને કોબાલ્ટથી બનેલા છે અને તેમની ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા અને લાંબા આયુષ્ય માટે જાણીતા છે.

પર્યાવરણીય અસરો શું છે?

લિથિયમ-આયન બેટરીનું ઉત્પાદન ગંભીર પર્યાવરણીય અસર કરી શકે છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• લિથિયમ, નિકલ અને કોબાલ્ટનું નિષ્કર્ષણ જળચર જીવન માટે જોખમી હોઈ શકે છે, જેનાથી જળ પ્રદૂષણ અને શ્વસન સમસ્યાઓ થાય છે.
• માઇનિંગ આડપેદાશો ઇકોસિસ્ટમ અધોગતિ અને લેન્ડસ્કેપ નુકસાનનું કારણ બની શકે છે.
• શુષ્ક પ્રદેશોમાં બિનટકાઉ પાણીનો વપરાશ.
• લિથિયમ નિષ્કર્ષણની વિશાળ આડપેદાશ જનરેશન.
• લિથિયમ-આયન બેટરીના ઉત્પાદનની ગ્લોબલ વોર્મિંગ સંભવિત.

અમે શું કરી શકીએ છીએ?

અમે લિથિયમ-આયન બેટરીની પર્યાવરણીય અસરને ઘટાડવામાં મદદ કરી શકીએ છીએ:

• ઉત્પાદનના કાર્બન ફૂટપ્રિન્ટને ઘટાડવા માટે લિથિયમ-આયન બેટરીનું રિસાયક્લિંગ.
• બેટરીને રિસાયકલ કરવાને બદલે તેનો ફરીથી ઉપયોગ કરો.
• જોખમો ઘટાડવા માટે વપરાયેલી બેટરીઓને સુરક્ષિત રીતે સંગ્રહિત કરવી.
• બેટરીના ઘટકોને અલગ કરવા માટે પાયરોમેટાલર્જિકલ અને હાઇડ્રોમેટાલર્જિકલ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ.
• સિમેન્ટ ઉદ્યોગમાં ઉપયોગ કરવા માટે રિસાયક્લિંગ પ્રક્રિયામાંથી રિફાઇનિંગ સ્લેગ.

માનવ અધિકારો પર લિથિયમ નિષ્કર્ષણની અસર

સ્થાનિક લોકો માટે જોખમ

લિથિયમ આયન બેટરી માટે કાચો માલ કાઢવો એ સ્થાનિક લોકો માટે, ખાસ કરીને સ્થાનિક લોકો માટે જોખમી બની શકે છે. ડેમોક્રેટિક રિપબ્લિક ઓફ કોંગોમાંથી કોબાલ્ટને ઘણી વખત થોડી સલામતી સાવચેતીઓ સાથે ખનન કરવામાં આવે છે, જે ઇજાઓ અને મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે. આ ખાણોના પ્રદૂષણથી લોકો ઝેરી રસાયણોના સંપર્કમાં આવ્યા છે જે જન્મજાત ખામી અને શ્વાસ લેવામાં તકલીફ ઊભી કરી શકે છે. એવું પણ જાણવા મળ્યું છે કે આ ખાણોમાં બાળ મજૂરીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

મફત પૂર્વ અને જાણકાર સંમતિનો અભાવ

આર્જેન્ટિનામાં થયેલા એક અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે રાજ્યએ કદાચ સ્વદેશી લોકોના મુક્ત પૂર્વ અને જાણકાર સંમતિના અધિકારનું રક્ષણ કર્યું નથી, અને નિષ્કર્ષણ કંપનીઓ માહિતી સુધી સમુદાયની ઍક્સેસને નિયંત્રિત કરે છે અને પ્રોજેક્ટની ચર્ચા અને લાભોની વહેંચણી માટે શરતો નક્કી કરે છે.

વિરોધ અને મુકદ્દમા

નેવાડામાં ઠાકર પાસ લિથિયમ ખાણના વિકાસને કેટલાક સ્વદેશી આદિવાસીઓના વિરોધ અને મુકદ્દમાઓ સાથે મળ્યા છે જેઓ કહે છે કે તેમને મફત પૂર્વ અને જાણકાર સંમતિ આપવામાં આવી નથી અને આ પ્રોજેક્ટ સાંસ્કૃતિક અને પવિત્ર સ્થળોને જોખમમાં મૂકે છે. લોકોએ એવી પણ ચિંતા વ્યક્ત કરી છે કે આ પ્રોજેક્ટ સ્વદેશી મહિલાઓ માટે જોખમ ઉભું કરશે. વિરોધીઓ જાન્યુઆરી 2021 થી સ્થળ પર કબજો કરી રહ્યા છે.

માનવ અધિકારો પર લિથિયમ નિષ્કર્ષણની અસર

સ્થાનિક લોકો માટે જોખમ

લિથિયમ આયન બેટરીઓ માટે કાચો માલ કાઢવો એ સ્થાનિક લોકો માટે, ખાસ કરીને સ્થાનિક લોકો માટે એક વાસ્તવિક મુશ્કેલી બની શકે છે. ડેમોક્રેટિક રિપબ્લિક ઓફ કોંગોમાંથી કોબાલ્ટને ઘણી વખત થોડી સલામતી સાવચેતીઓ સાથે ખનન કરવામાં આવે છે, જે ઇજાઓ અને મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે. આ ખાણોના પ્રદૂષણથી લોકો ઝેરી રસાયણોના સંપર્કમાં આવ્યા છે જે જન્મજાત ખામી અને શ્વાસ લેવામાં તકલીફ ઊભી કરી શકે છે. એવું પણ જાણવા મળ્યું છે કે આ ખાણોમાં બાળ મજૂરીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. અરેરે!

મફત પૂર્વ અને જાણકાર સંમતિનો અભાવ

આર્જેન્ટિનામાં થયેલા એક અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે રાજ્યએ કદાચ સ્વદેશી લોકોને મુક્ત પૂર્વ અને જાણકાર સંમતિનો અધિકાર આપ્યો ન હોય, અને નિષ્કર્ષણ કંપનીઓ માહિતી સુધી સમુદાયની ઍક્સેસને નિયંત્રિત કરે છે અને પ્રોજેક્ટની ચર્ચા અને લાભની વહેંચણી માટે શરતો નક્કી કરે છે. ઠંડી નથી.

વિરોધ અને મુકદ્દમા

નેવાડામાં ઠાકર પાસ લિથિયમ ખાણના વિકાસને કેટલાક સ્વદેશી આદિવાસીઓના વિરોધ અને મુકદ્દમાઓ સાથે મળ્યા છે જેઓ કહે છે કે તેમને મફત પૂર્વ અને જાણકાર સંમતિ આપવામાં આવી નથી અને આ પ્રોજેક્ટ સાંસ્કૃતિક અને પવિત્ર સ્થળોને જોખમમાં મૂકે છે. લોકોએ એવી પણ ચિંતા વ્યક્ત કરી છે કે આ પ્રોજેક્ટ સ્વદેશી મહિલાઓ માટે જોખમ ઉભું કરશે. વિરોધીઓ જાન્યુઆરી 2021 થી સાઇટ પર કબજો કરી રહ્યાં છે, અને એવું લાગતું નથી કે તેઓ કોઈપણ સમયે ટૂંક સમયમાં જવાનું વિચારી રહ્યાં છે.

તફાવતો

લિ-આયન બેટરી વિ લિપો

જ્યારે લિ-આયન વિ લિપો બેટરીની વાત આવે છે, ત્યારે તે ટાઇટન્સની લડાઈ છે. લિ-આયન બેટરી અદ્ભુત રીતે કાર્યક્ષમ છે, એક ટન ઊર્જાને નાના પેકેજમાં પેક કરે છે. પરંતુ, જો સકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના અવરોધનો ભંગ કરવામાં આવે તો તે અસ્થિર અને ખતરનાક બની શકે છે. બીજી બાજુ, LiPo બેટરીઓ વધુ સુરક્ષિત છે, કારણ કે તે કમ્બશનના સમાન જોખમથી પીડાતી નથી. તેઓ લિ-આયન બેટરીઓ કરે છે તે 'મેમરી ઇફેક્ટ'થી પણ પીડાતા નથી, એટલે કે તેઓ તેમની ક્ષમતા ગુમાવ્યા વિના વધુ વખત રિચાર્જ કરી શકાય છે. ઉપરાંત, તેઓ લિ-આયન બેટરી કરતા લાંબુ આયુષ્ય ધરાવે છે, તેથી તમારે તેને વારંવાર બદલવાની ચિંતા કરવાની જરૂર નથી. તેથી, જો તમે સલામત, વિશ્વસનીય અને લાંબા સમય સુધી ચાલતી બેટરી શોધી રહ્યાં છો, તો LiPo એ જવાનો માર્ગ છે!

લી-આયન બેટરી વિ લીડ એસિડ

લીડ એસિડ બેટરી લિથિયમ-આયન બેટરી કરતા સસ્તી હોય છે, પરંતુ તે સારી કામગીરી કરતી નથી. લીડ એસિડ બેટરીને ચાર્જ થવામાં 10 કલાક જેટલો સમય લાગી શકે છે, જ્યારે લિથિયમ આયન બેટરી થોડી મિનિટોમાં ચાર્જ થઈ શકે છે. તે એટલા માટે છે કારણ કે લિથિયમ આયન બેટરી લીડ એસિડ બેટરી કરતાં વધુ ઝડપી ચાર્જિંગ, કરંટનો ઝડપી દર સ્વીકારી શકે છે. તેથી જો તમે ઝડપથી અને અસરકારક રીતે ચાર્જ થતી બેટરી શોધી રહ્યાં છો, તો લિથિયમ આયન એ જવાનો માર્ગ છે. પરંતુ જો તમે બજેટ પર છો, તો લીડ એસિડ વધુ સસ્તું વિકલ્પ છે.

FAQ

શું લિ-આયન બેટરી લિથિયમ જેવી જ છે?

ના, લિ-આયન બેટરી અને લિથિયમ બેટરી સમાન નથી! લિથિયમ બેટરી પ્રાથમિક કોષો છે, એટલે કે તે રિચાર્જ કરી શકાતી નથી. તેથી, એકવાર તમે તેનો ઉપયોગ કરો, તે પૂર્ણ થઈ જશે. બીજી બાજુ, લિ-આયન બેટરી એ ગૌણ કોષો છે, એટલે કે તે રિચાર્જ કરી શકાય છે અને ફરીથી અને ફરીથી ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. ઉપરાંત, લિ-આયન બેટરીઓ વધુ મોંઘી હોય છે અને લિથિયમ બેટરી કરતા વધુ સમય લે છે. તેથી, જો તમે રિચાર્જ કરી શકાય તેવી બેટરી શોધી રહ્યાં છો, તો Li-ion એ જવાનો માર્ગ છે. પરંતુ જો તમને સસ્તી અને લાંબા સમય સુધી ટકી રહે તેવી કોઈ વસ્તુ જોઈતી હોય, તો લિથિયમ એ તમારી શ્રેષ્ઠ શરત છે.

શું તમને લિથિયમ બેટરી માટે ખાસ ચાર્જરની જરૂર છે?

ના, તમારે લિથિયમ બેટરી માટે ખાસ ચાર્જરની જરૂર નથી! iTechworld લિથિયમ બેટરી સાથે, તમારે તમારી આખી ચાર્જિંગ સિસ્ટમને અપગ્રેડ કરવાની અને વધારાની રોકડ ખર્ચ કરવાની જરૂર નથી. તમારે ફક્ત તમારા હાલના લીડ એસિડ ચાર્જરની જરૂર છે અને તમે જવા માટે તૈયાર છો. અમારી લિથિયમ બેટરીઓમાં એક ખાસ બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ (BMS) છે જે તમારા હાલના ચાર્જર સાથે તમારી બેટરી યોગ્ય રીતે ચાર્જ કરે છે તેની ખાતરી કરે છે.
કેલ્શિયમ બેટરી માટે રચાયેલ એક માત્ર ચાર્જર અમે વાપરવાની ભલામણ કરતા નથી. તે એટલા માટે છે કારણ કે વોલ્ટેજ ઇનપુટ સામાન્ય રીતે લિથિયમ ડીપ સાયકલ બેટરી માટે ભલામણ કરતા વધારે હોય છે. પરંતુ ચિંતા કરશો નહીં, જો તમે આકસ્મિક રીતે કેલ્શિયમ ચાર્જરનો ઉપયોગ કરો છો, તો BMS ઉચ્ચ વોલ્ટેજ શોધી કાઢશે અને તમારી બેટરીને કોઈપણ નુકસાનથી સુરક્ષિત કરીને સલામત મોડમાં જશે. તેથી વિશેષ ચાર્જર ખરીદતી બેંકને તોડશો નહીં - ફક્ત તમારા હાલના ચાર્જરનો ઉપયોગ કરો અને તમે સેટ થઈ જશો!

લિથિયમ-આયન બેટરીનું આયુષ્ય કેટલું છે?

લિથિયમ-આયન બેટરી તમારા રોજિંદા ગેજેટ્સ પાછળની શક્તિ છે. પરંતુ તેઓ કેટલો સમય ચાલે છે? ઠીક છે, સરેરાશ લિથિયમ-આયન બેટરી 300 અને 500 ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ ચક્ર વચ્ચે ચાલવી જોઈએ. તે એક વર્ષથી વધુ સમય માટે તમારા ફોનને દિવસમાં એકવાર ચાર્જ કરવા જેવું છે! ઉપરાંત, તમારે યાદશક્તિની સમસ્યાઓ વિશે ચિંતા કરવાની જરૂર નથી જેમ તમે પહેલા કરતા હતા. બસ તમારી બેટરી ટોપ ઓફ અને ઠંડી રાખો અને તમે આગળ વધશો. તેથી, જો તમે તેની સારી કાળજી લો છો, તો તમારી લિથિયમ-આયન બેટરી તમને સારી રીતે ચાલશે.

લિ-આયન બેટરીનો મુખ્ય ગેરલાભ શું છે?

લિ-આયન બેટરીનું મુખ્ય નુકસાન તેમની કિંમત છે. તેઓ Ni-Cd કરતાં લગભગ 40% વધુ મોંઘા છે, તેથી જો તમે બજેટ પર છો, તો તમે બીજે ક્યાંક જોવા માગો છો. ઉપરાંત, તેઓ વૃદ્ધ થવાની સંભાવના ધરાવે છે, એટલે કે તેઓ ક્ષમતા ગુમાવી શકે છે અને થોડા વર્ષો પછી નિષ્ફળ થઈ શકે છે. તે માટે કોઈની પાસે સમય નથી! તેથી જો તમે Li-ion માં રોકાણ કરવા જઈ રહ્યાં છો, તો ખાતરી કરો કે તમે તમારું સંશોધન કરો અને તમારા પૈસા માટે શ્રેષ્ઠ બેંગ મેળવો.

ઉપસંહાર

નિષ્કર્ષમાં, લિ-આયન બેટરી એ એક ક્રાંતિકારી ટેક્નોલોજી છે જે મોબાઈલ ફોનથી લઈને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો સુધીના આપણા રોજિંદા ઉપકરણોને શક્તિ આપે છે. યોગ્ય જ્ઞાન સાથે, આ બેટરીઓનો સલામત અને અસરકારક રીતે ઉપયોગ કરી શકાય છે, તેથી ભૂસકો લેવા અને લિ-આયન બેટરીની દુનિયામાં અન્વેષણ કરવામાં ડરશો નહીં!

નમસ્તે, હું કિમ છું, મીડિયા બનાવટ અને વેબ ડેવલપમેન્ટની પૃષ્ઠભૂમિ સાથે એક માતા અને સ્ટોપ-મોશન ઉત્સાહી છું. મને ડ્રોઇંગ અને એનિમેશનનો ભારે શોખ છે, અને હવે હું સ્ટોપ-મોશન વર્લ્ડમાં પ્રથમ ડાઇવિંગ કરું છું. મારા બ્લોગ સાથે, હું મારી શીખો તમારી સાથે શેર કરી રહ્યો છું.