बैटरी की क्षमता एक महत्वपूर्ण पैरामीटर, कैथोड की सामग्री क्षमता का मूल्य, एनोड सामग्री क्षमता, नकारात्मक है - सकारात्मक क्षमता अनुपात और इलेक्ट्रोड पोटेंशियल और बैटरी डिजाइन की प्रक्रिया है, जो सावधानी से विचार करने की आवश्यकता है इस के साथ साथ में अन्य कारकों, यह सीखने के लेखक नोटबुक बैटरी डिजाइन।
चित्रा 5.1 जब बैटरी, एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री चार्ज और लिथियम परमाणुओं निकालने क्रिस्टल संरचना में संबंधित परिवर्तन इलेक्ट्रोड सामग्री की सैद्धांतिक क्षमता एक सामग्री सभी लिथियम विद्युत अभिक्रिया में शामिल आयनों संभालने है एक लिथियम धातु एक लिथियम बैटरी की क्षमता योजनाबद्ध चादर छमाही के ऑक्साइड कैथोड सामग्री है क्षमता प्रदान किया जा सकता है, यानी जब कैथोड सामग्री छोड़ दिया में लिथियम परमाणुओं के चार्ज और तथ्य यह है deintercalating लिथियम आयनों गुणांक कम से कम 1, सामग्री जी की वास्तविक क्षमता है = लिथियम deintercalating × गुणांक लिथियम cobaltate 274mAh की सैद्धांतिक क्षमता के रूप में सैद्धांतिक क्षमता आयनों / जी, वास्तविक क्षमता आम तौर पर खेला जाता है जी 140 mAh की / जी, 0.5 के बारे में लिथियम आयन के deintercalation के गुणांक, जैसे कि, अंजीर ग्रे विद्युत प्रतिक्रिया की क्षमता में शामिल नहीं। भाग इसके अलावा, भले लिथियम परमाणुओं भी की एक छोटा सा हिस्सा बंद आ रहे हैं अभी भी वापस नहीं प्रारंभिक संरचना, इस हिस्से प्रारंभिक संरचना क्षमता नहीं लौट सकती है सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के अपरिवर्तनीय क्षमता। इस तरह के धातु तत्व प्रकार, लिथियम के परमाणु त्रिज्या अनुपात और एक धातु तत्व, कण आकार, आदि सामान्य रूप में के रूप में कई चर, का मान, LiCoO2 3-5 mAh / जी की प्रारंभिक अपरिवर्तनीय क्षमता, LiNiO2 सामग्री 20-30 mAh / जी है। एक या दो प्रभारी / निर्वहन चक्र के अधीन कूलम्ब दक्षता 100% के करीब।
5-2 एक कार्बन आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की एक योजनाबद्ध दृश्य है, लिथियम आधा शीट ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की बैटरी की क्षमता लिथियम उत्पादन LiC6, 372 mAh की / जी की सैद्धांतिक क्षमता, और वास्तव में LixC6 की प्रतिक्रिया (एक्स के साथ प्रतिक्रिया करता<1) , 石墨负极实际客容量一般360 mAh/g, 图中灰色部分即没有参与电化学反应的容量部分. 石墨负极的首次不可逆容量主要是由于电解液在负极表面形成SEI膜消耗锂离子造成的, 导致部分锂离子嵌入负极材料之后无法再次脱出返回金属锂电极. 这个不可逆容量与材料结晶度, 结构, 比表面积和颗粒粒径等相关. 商业化的石墨负极不可逆容量一般为20-30 mAh/g. 两个充电/放电周期后, 库仑效率也是接近100%.
पूर्ण सेल के लिए, एनोड एक प्रारंभिक अपरिवर्तनीय क्षमता वाले सामग्री, बैटरी की क्षमता अंजीर। 5-3 में दिखाया गया है एक योजनाबद्ध आरेख द्वारा वर्णित किया जा सकता है। प्रारंभिक आरोप में, सामग्री लिथियम के सकारात्मक इलेक्ट्रोड से बाहर आ रही आपूर्ति, एसईआई फिल्म की सतह के एक हिस्से को नकारात्मक पर गठित की खपत .. नकारात्मक इलेक्ट्रोड अपरिवर्तनीय जी क्षमता; बाद में मुक्ति की प्रक्रिया में प्रारंभिक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया, बैटरी की क्षमता सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड अपरिवर्तनीय, सक्रिय सामग्री वजन Mc दोनों ही मामलों में अंतर क्षमता ग्रहण होता है एफसी के सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री अपरिवर्तनीय यात्री जी क्षमता के आधार पर एफए, सक्रिय सामग्री मा का वजन। जब एफसी * Mc है < Fa*Ma, 即正极材料的不可逆容量小于负极不可逆容量时, 放电后负极返回到正极的锂不足以填充正极的容量, 正极部分容量无法得到充足的锂供应, 电池容量受到负极材料限制. 相反, 当Fc*Mc > एफए * मा, अपरिवर्तनीय क्षमता यानी, किसी सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री नकारात्मक इलेक्ट्रोड अपरिवर्तनीय क्षमता, लिथियम आपूर्ति पर्याप्त के लिए मुक्ति नकारात्मक इलेक्ट्रोड, लेकिन सकारात्मक इलेक्ट्रोड अपरिवर्तनीय उच्च क्षमता से अधिक है, सकारात्मक इलेक्ट्रोड प्रतिवर्ती क्षमता सीमित है, लिथियम के हिस्से के नकारात्मक इलेक्ट्रोड के पक्ष में रहता है, लिथियम घटना वहाँ विश्लेषण किया जाएगा। तदनुसार, प्रारंभिक अपरिवर्तनीय इलेक्ट्रोड सामग्री गुण को सीमित करके बैटरी की डिजाइन क्षमता।
दिखाया गया है, बैटरी वोल्टेज के बीच 5-4 सकारात्मक और नकारात्मक वोल्टेज बैटरी के बीच विभवान्तर सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड खुले सर्किट वोल्टेज के अनुसार डिजाइन किए जाने की आवश्यकता प्रभारी डिस्चार्ज तापमान और मुक्ति गहराई की स्थिति पर विचार करने के लिए आवश्यक है। यहां तक कि एक बैटरी एक ही वोल्टेज से पता चला है, आंतरिक सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड हो सकता है विभिन्न विद्युत रासायनिक व्यवहार। बैटरी चार्ज संतुलन केवल बैटरी प्राप्त की क्षमता की तुलना में सकारात्मक और नकारात्मक प्रभाव के इलेक्ट्रोड पोटेंशियल से प्रभावित नहीं है।
सेल के संतुलन क्षमता रेखाचित्र के रूप में चित्रा 5-6 और चित्रा 5-5 में दिखाया गया है। चित्र 5-5 से पता चलता है कि जब सकारात्मक इलेक्ट्रोड की प्रारंभिक अपरिवर्तनीय क्षमता, संभावित विविधता बैटरी के संतुलन की प्रक्रिया। अंजीर। 5-6 से पता चलता है कि जब प्रारंभिक नकारात्मक जब अपरिवर्तनीय क्षमता, संभावित समकारी परिवर्तन की प्रक्रिया सेल। के माध्यम से सकारात्मक इलेक्ट्रोड और नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता, लिथियम की सकारात्मक या नकारात्मक इलेक्ट्रोड में जोड़ा अतिरिक्त के बराबर प्राप्त करने के लिए समायोजित किया गया था इस सेल डिजाइन समायोजन प्रक्रिया, नकारात्मक इलेक्ट्रोड या सकारात्मक इलेक्ट्रोड अपरिवर्तनीय क्षमता प्रतिक्रिया करने के लिए बारीकी से इस क्षमता, वोल्टेज और संभावित समकारी समायोजन और बैटरी के लिए बनाया गया सुरक्षा सुविधाओं से संबंधित, ध्यान से विचार किया जाना चाहिए।
बैटरी की क्षमता के डिजाइन में, एक महत्वपूर्ण कसौटी नकारात्मक है। सकारात्मक तुलना में एक बड़ा प्रतिवर्ती क्षमता होनी चाहिए नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता अधिक घंटे के बावजूद, बैटरी ऐसी बैटरी की क्षमता के रूप में कुछ फायदे, हो सकता है, हालांकि, नकारात्मक में लिथियम के चार्ज के दौरान हो सकता सकारात्मक और नकारात्मक डेन्ड्राइट बयान सतह कारण सुरक्षा की समस्याओं चित्रा 5-7 में दिखाया गया है, नकारात्मक इलेक्ट्रोड धनात्मक विद्युत् चालक की आरंभिक क्षमता अनुपात 1 पर सेट है, तो, जैसे कि, तथाकथित एन / पी अनुपात (नकारात्मक इलेक्ट्रोड आरंभिक क्षमता / धनात्मक विद्युत् चालक की आरंभिक क्षमता), यह मानते हुए इलेक्ट्रोड एक ही प्रारंभिक अपरिवर्तनीय क्षमता, बैटरी की क्षमता भी 80 एमए। है भी धनात्मक विद्युत् चालक की बड़ी क्षमता के साथ, बैटरी की क्षमता एक छोटे क्षमता रेंज तक ही सीमित रहेगा है। दूसरी तरफ, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड अगर एक बड़ा अपरिवर्तनीय का उपयोग कर जब क्षमता और नकारात्मक इलेक्ट्रोड, एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड आरंभिक क्षमता अनुपात 1.5 है, बैटरी की क्षमता 70 एमए करने के लिए कम है। इस तरह के परिणामों से बचने के लिए उचित एन / पी अनुपात को समायोजित करने की जरूरत बताते हैं।
जब बैटरी चक्र जीवन के एन / पी अनुपात भी प्रभावित होता है। क्षमता क्षय सकारात्मक इलेक्ट्रोड, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट और विभाजक उत्पादन के बीच एक प्रतिक्रिया की वजह से हो सकता है। लगातार एन / पी अनुपात 1.1 था, नकारात्मक इलेक्ट्रोड है कि सकारात्मक इलेक्ट्रोड की प्रारंभिक अपरिवर्तनीय क्षमता से अधिक माना जाता है और अंजीर। 5-8 और 5-9 सकारात्मक इलेक्ट्रोड और चक्र जीवन और बैटरी की सुरक्षा के नकारात्मक इलेक्ट्रोड गिरावट की गिरावट के प्रभाव को दर्शाते हैं। अगर हम यह मान धनात्मक विद्युत् अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया के हर 100 चक्र क्षमता में कमी की ओर जाता है कि कम से 10 एमए, परिणाम जब चित्रा 5-8 में दिखाया गया है। शुरू में, बैटरी की क्षमता 78 एमए, सकारात्मक इलेक्ट्रोड गिरावट, 1.1 के एन / पी अनुपात के 100 चक्र के बाद भी है, 200 चक्र के बाद 88 mAh की वास्तविक बैटरी की क्षमता, एन / पी अनुपात 1 से कम है। लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर जमा करना शुरू कर देता है और बैटरी की क्षमता अभी भी 88 एमएएच है। हालांकि, लिथियम बैटरी की सुरक्षा को गंभीरता से खतरा है।
चित्रा 5-9 में दिखाया गया है, नकारात्मक इलेक्ट्रोड अपरिवर्तनीय क्षमता की प्रतिक्रिया का नेतृत्व प्रति 100 चक्र कम हो जाती है जब 10 एमए N के लिए / पी 1.1 के अनुपात, और, 10 और 22 एमए के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्रारंभिक अपरिवर्तनीय क्षमता मान क्रमशः जब प्रारंभिक बैटरी की क्षमता 78 एमए। 100 चक्र के बाद, धनात्मक विद्युत् चालक की क्षीणन में जिसके परिणामस्वरूप जब क्षमता है 68 एमए। 200 चक्र के बाद, एन / पी अनुपात 1.1 से अधिक है, बैटरी की क्षमता 58 एमए तक की कमी है। बैटरी हालांकि सुरक्षा में कोई समस्या नहीं है, लेकिन बैटरी की क्षमता धीरे-धीरे बंद हो जाती है।
