लिथियम आयन बैटरी का मेमोरी इफेक्ट होता है

विशेष रूप से इलेक्ट्रिक कारों के साथ, अपूर्ण चार्जिंग चक्र प्रभावित हो सकते हैं

लिथियम आयन बैटरी के साथ इलेक्ट्रिक कार © gemeinfrei
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वे नोटबुक, मोबाइल फोन और कई अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में हैं: लिथियम आयन बैटरी बिना किसी स्मृति प्रभाव के अच्छी प्रतिष्ठा से पहले: भले ही वे अक्सर केवल अपूर्ण रूप से छुट्टी दे दी जाती हैं और लगातार रिचार्जिंग करते हैं, उनका प्रदर्शन उच्च रहना चाहिए। अब, हालांकि, यह पता चला है कि लिथियम आयन बैटरी के एक प्रकार में, जो विशेष रूप से इलेक्ट्रिक कारों में व्यापक है, अभी भी एक स्मृति प्रभाव है, जैसा कि जर्नल नेचर मटेरियल्स में एक अंतरराष्ट्रीय शोध टीम की रिपोर्ट है।

हमारे रोजमर्रा के कई उपकरण जो बैटरी से अपनी ऊर्जा खींचते हैं, उन्हें एक तरह की याददाश्त लगती है - हमारे नुकसान के लिए: उदाहरण के लिए, बैटरी से चलने वाले रेज़र या इलेक्ट्रिक टूथब्रश को बार-बार चार्ज करने से पहले बैटरी के नालियों के कारण उपयोगकर्ता अधिक सतर्क हो सकता है बदला। बैटरी को याद है कि यह हमेशा उनकी भंडारण क्षमता के केवल भाग से लिया जाता है और अंततः अब उनकी पूरी क्षमता को बचाता है। विशेषज्ञ तब एक "मेमोरी इफेक्ट" की बात करते हैं, जो इस बारे में आता है क्योंकि समय के साथ अपूर्ण चार्ज / डिस्चार्ज चक्र के माध्यम से बैटरी का काम करने का वोल्टेज कम हो जाता है। यद्यपि बैटरी में अभी भी चार्ज है, लेकिन यह जिस वोल्टेज की आपूर्ति करता है वह अंततः डिवाइस को विचाराधीन करने के लिए बहुत कम है।

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स्मृति प्रभाव लंबे समय से निकल-कैडमियम और निकल-धातु हाइड्राइड बैटरी के लिए जाना जाता है। हालांकि, इस तरह के एक प्रभाव के अस्तित्व को पहले लिथियम-आयन बैटरी में खारिज कर दिया गया था, जिसे 1990 के दशक की शुरुआत से सफलतापूर्वक विपणन किया गया था: "हम एक अध्ययन से अवगत नहीं हैं जिसमें लिथियम-आयन बैटरी पर एक जानबूझकर स्मृति प्रभाव की मांग की गई होगी। अभी तक यह माना जाता रहा है कि ऐसा कोई प्रभाव नहीं होता है, "पॉल स्टरर पीएसआई के सह-लेखक पेट्र नोवाक बताते हैं। गलत, जैसा कि अब नया काम दिखाता है। जापान में टोयोटा रिसर्च लेबोरेटरी में PSI और उनके सहयोगियों के शोधकर्ताओं ने लिथियम आयन बैटरी के सकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली सामग्रियों में से एक पर स्मृति प्रभाव की खोज की है: लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4)।

संभावित अवरोध के सामने फंसे

स्मृति प्रभाव का कारण, वैज्ञानिक इस बात का पता लगाते हैं कि सूक्ष्म स्तर पर बैटरियों की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग किस तरह से हो रही है। इलेक्ट्रोड सामग्री - इस मामले में लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4) - में कई माइक्रोन-आकार के कण होते हैं, जो एक के बाद एक चार्ज करने के दौरान लिथियम आयनों का उत्सर्जन करते हैं। बदले में, डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड कणों में लिथियम परमाणुओं के पुन: संचय में होता है, ताकि आयरन फॉस्फेट फिर से लिथियम आयरन फॉस्फेट बन जाए। लिथियम सामग्री में ये परिवर्तन रासायनिक क्षमता और इस प्रकार बैटरी के विद्युत वोल्टेज को प्रभावित करते हैं। हालांकि, लोडिंग और अनलोडिंग रैखिक प्रक्रियाएं नहीं हैं। यदि कण लिथियम हिस्से के महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुंचते हैं, तो एक अचानक संक्रमण होता है: वे अपने शेष लिथियम आयनों को बहुत तेजी से छोड़ते हैं, बिना उनकी रासायनिक क्षमता में कोई बदलाव नहीं करते हैं। प्रदर्शन

हालांकि, अगर बैटरी पूरी तरह से चार्ज नहीं होती है, तो लिथियम-समृद्ध कण बने रहते हैं, जिसने इसे अवरोध पर नहीं बनाया है। उनकी रासायनिक क्षमता तब और घट जाती है। अगली चार्जिंग प्रक्रिया में, पहले समूह (लिथियम कण) को पहले बाधा पर लाया जाता है, जबकि दूसरा समूह (लिथियम-रिच) पिछड़ जाता है। यह वास्तव में स्मृति प्रभाव की अति-वोल्टेज विशेषता का कारण बनता है। यह उन अतिरिक्त कार्यों से मेल खाती है जिन्हें अपूर्ण अवरोध के बाद उन कणों को ले जाने की आवश्यकता होती है जो एक संभावित चार्ज के बाद बने रहे।

इलेक्ट्रिक कारें विशेष रूप से प्रभावित हुईं

लिथियम आयन बैटरी का यह स्मृति प्रभाव इलेक्ट्रोमोबिलिटी के क्षेत्र में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है। हाइब्रिड कारों में, विशेष रूप से, जहां सामान्य ऑपरेशन के दौरान आंशिक चार्ज / डिस्चार्ज के कई चक्र लगते हैं, यह प्रभाव भविष्य में हो सकता है। इन वाहनों में, जनरेटर द्वारा चालू इंजन द्वारा प्रत्येक ब्रेकिंग पर बैटरी को चार्ज किया जाता है। यह आमतौर पर केवल आंशिक रूप से अनलोड किया जाता है, उदाहरण के लिए त्वरण चरणों में दहन इंजन का समर्थन करने के लिए। अपूर्ण चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के कई क्रमिक चक्रों का परिणाम व्यक्तिगत छोटे मेमोरी प्रभावों के संचय के रूप में हो सकता है, जैसा कि नया काम दिखाता है। यदि वोल्टेज के वर्तमान मूल्य के आधार पर बैटरी के आवेश की स्थिति की गणना की जाती है, तो इसे गलत तरीके से प्रदर्शित किया जा सकता है। परिणाम: हम झूठ बोल रहे हैं, भले ही हम अभी भी पर्याप्त बिजली है।

प्रतीक्षा मदद करती है

लेकिन एक अच्छी खबर यह भी है: शोधकर्ताओं ने पाया कि पर्याप्त रूप से लंबे समय तक इंतजार मेमोरी प्रभाव को ट्रिगर कर सकता है। लेकिन ऐसा कुछ शर्तों के तहत ही होता है। तो मेमोरी प्रभाव गायब हो गया, अगर कोई एक चक्र के बाद लंबे समय तक इंतजार करता है जिसमें आंशिक चार्ज और बाद में पूर्ण निर्वहन होता है। दूसरी ओर, स्मृति प्रभाव बना हुआ है अगर आप केवल पूर्ण निर्वहन से पहले अनिश्चित काल तक इंतजार करते थे।

हालांकि, वाहनों में लिथियम-आयन बैटरी के उपयोग की हाल की खोज अंतिम शब्द नहीं है। यह काफी संभव है कि बैटरी प्रबंधन प्रणाली में सॉफ्टवेयर के लिए स्मार्ट समायोजन द्वारा प्रभाव का पता लगाया जाएगा और अच्छे समय पर ध्यान दिया जाएगा, Nov emphask जोर देता है। क्या यह सफल होना चाहिए, मेमोरी प्रभाव इलेक्ट्रिक कारों में लिथियम आयन बैटरी के सुरक्षित उपयोग के रास्ते में नहीं होगा। तो अब बैटरी की मूल मेमोरी से निपटने के लिए इंजीनियरों को सही रास्ता खोजने की आवश्यकता है। (प्रकृति सामग्री, 2013; doi: 10.1038 / NMAT3623)

(पॉल शेरर इंस्टीट्यूट (PSI), 15.04.2013 - NPO)