لتیم آئن بیٹری کی رسک اور سیفٹی ٹیکنالوجی (2)

3. سیکورٹی ٹیکنالوجی

اگرچہ لیتھیم آئن بیٹریوں میں بہت سے پوشیدہ خطرات ہوتے ہیں، لیکن استعمال کی مخصوص شرائط کے تحت اور بعض اقدامات کے ساتھ، وہ بیٹری کے خلیوں میں ضمنی رد عمل اور پرتشدد ردعمل کی موجودگی کو مؤثر طریقے سے کنٹرول کر سکتے ہیں تاکہ ان کے محفوظ استعمال کو یقینی بنایا جا سکے۔ذیل میں لیتھیم آئن بیٹریوں کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والی حفاظتی ٹیکنالوجیز کا مختصر تعارف ہے۔

（1） اعلی حفاظتی عنصر کے ساتھ خام مال کا انتخاب کریں۔

مثبت اور منفی قطبی فعال مواد، ڈایافرام مواد اور اعلی حفاظتی عنصر کے ساتھ الیکٹرولائٹس کا انتخاب کیا جائے گا۔

a) مثبت مواد کا انتخاب

کیتھوڈ مواد کی حفاظت بنیادی طور پر درج ذیل تین پہلوؤں پر مبنی ہے:

1. مواد کی تھرموڈینامک استحکام؛

2. مواد کی کیمیائی استحکام؛

3. مواد کی جسمانی خصوصیات۔

ب) ڈایافرام مواد کا انتخاب

ڈایافرام کا بنیادی کام بیٹری کے مثبت اور منفی الیکٹروڈ کو الگ کرنا ہے، مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے درمیان رابطے کی وجہ سے ہونے والے شارٹ سرکٹ کو روکنا ہے، اور الیکٹرولائٹ آئنوں کو گزرنے کے قابل بنانا ہے، یعنی اس میں الیکٹرانک موصلیت اور آئن ہے۔ چالکتالیتھیم آئن بیٹریوں کے لیے ڈایافرام کا انتخاب کرتے وقت درج ذیل نکات پر توجہ دینی چاہیے۔

1. اس میں مثبت اور منفی الیکٹروڈ کی مکینیکل تنہائی کو یقینی بنانے کے لیے الیکٹرانک موصلیت ہے۔

2. کم مزاحمت اور اعلی آئنک چالکتا کو یقینی بنانے کے لیے اس میں ایک خاص یپرچر اور پوروسیٹی ہے۔

3. ڈایافرام مواد میں کافی کیمیائی استحکام ہونا چاہیے اور الیکٹرولائٹ سنکنرن کے خلاف مزاحم ہونا چاہیے؛

4. ڈایافرام خودکار بند تحفظ کا کام کرے گا؛

5. ڈایافرام کا تھرمل سکڑنا اور اخترتی ممکن حد تک چھوٹا ہونا چاہیے۔

6. ڈایافرام کی ایک خاص موٹائی ہونی چاہیے۔

7. ڈایافرام میں مضبوط جسمانی طاقت اور کافی پنکچر مزاحمت ہونی چاہئے۔

ج) الیکٹرولائٹ کا انتخاب

الیکٹرولائٹ لتیم آئن بیٹری کا ایک اہم حصہ ہے، جو بیٹری کے مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے درمیان کرنٹ کو منتقل کرنے اور چلانے کا کردار ادا کرتا ہے۔لتیم آئن بیٹریوں میں استعمال ہونے والا الیکٹرولائٹ ایک الیکٹرولائٹ محلول ہے جو نامیاتی aprotic مخلوط سالوینٹس میں مناسب لتیم نمکیات کو تحلیل کرکے تشکیل دیا جاتا ہے۔یہ عام طور پر درج ذیل ضروریات کو پورا کرے گا:

1. اچھی کیمیائی استحکام، الیکٹروڈ فعال مادہ، کلیکٹر سیال اور ڈایافرام کے ساتھ کوئی کیمیائی رد عمل نہیں؛

2. اچھی الیکٹرو کیمیکل استحکام، ایک وسیع الیکٹرو کیمیکل ونڈو کے ساتھ؛

3. اعلی لتیم آئن چالکتا اور کم الیکٹرانک چالکتا؛

4. مائع درجہ حرارت کی وسیع رینج؛

5. یہ محفوظ، غیر زہریلا اور ماحول دوست ہے۔

(2) سیل کے مجموعی حفاظتی ڈیزائن کو مضبوط بنائیں

بیٹری سیل وہ لنک ہے جو بیٹری کے مختلف مواد کو یکجا کرتا ہے، اور مثبت قطب، منفی قطب، ڈایافرام، لگ اور پیکیجنگ فلم کا انضمام۔سیل ڈھانچے کا ڈیزائن نہ صرف مختلف مواد کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے بلکہ بیٹری کی مجموعی الیکٹرو کیمیکل کارکردگی اور حفاظتی کارکردگی پر بھی اہم اثر ڈالتا ہے۔مواد کا انتخاب اور بنیادی ڈھانچے کا ڈیزائن مقامی اور پورے کے درمیان صرف ایک قسم کا تعلق ہے۔کور کے ڈیزائن میں، مناسب ساخت کا موڈ مادی خصوصیات کے مطابق وضع کیا جانا چاہیے۔

اس کے علاوہ، لتیم بیٹری کی ساخت کے لیے کچھ اضافی حفاظتی آلات پر غور کیا جا سکتا ہے۔عام حفاظتی میکانزم مندرجہ ذیل ہیں:

a) سوئچ عنصر کو اپنایا گیا ہے۔جب بیٹری کے اندر درجہ حرارت بڑھتا ہے، تو اس کی مزاحمتی قدر اسی کے مطابق بڑھے گی۔جب درجہ حرارت بہت زیادہ ہے، بجلی کی فراہمی خود بخود بند ہو جائے گی؛

b) حفاظتی والو (یعنی بیٹری کے اوپری حصے میں ہوا کا راستہ) سیٹ کریں۔جب بیٹری کا اندرونی دباؤ ایک خاص قدر تک بڑھ جاتا ہے، تو بیٹری کی حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے حفاظتی والو خود بخود کھل جائے گا۔

الیکٹرک کور ڈھانچے کے حفاظتی ڈیزائن کی کچھ مثالیں یہ ہیں:

1. مثبت اور منفی قطب کی صلاحیت کا تناسب اور ڈیزائن سائز کا ٹکڑا

مثبت اور منفی الیکٹروڈ مواد کی خصوصیات کے مطابق مثبت اور منفی الیکٹروڈ کی مناسب صلاحیت کا تناسب منتخب کریں۔سیل کی مثبت اور منفی الیکٹروڈ صلاحیت کا تناسب لیتھیم آئن بیٹریوں کی حفاظت سے متعلق ایک اہم ربط ہے۔اگر مثبت الیکٹروڈ کی گنجائش بہت زیادہ ہے تو، دھاتی لتیم منفی الیکٹروڈ کی سطح پر جمع ہو جائے گا، جب کہ اگر منفی الیکٹروڈ کی گنجائش بہت زیادہ ہے، تو بیٹری کی صلاحیت بہت زیادہ ضائع ہو جائے گی۔عام طور پر، N/P=1.05-1.15، اور مناسب انتخاب بیٹری کی اصل صلاحیت اور حفاظتی تقاضوں کے مطابق کیا جائے گا۔بڑے اور چھوٹے ٹکڑوں کو اس طرح ڈیزائن کیا جائے گا کہ منفی پیسٹ (فعال مادہ) کی پوزیشن مثبت پیسٹ کی پوزیشن سے (زیادہ) ہو جائے۔عام طور پر، چوڑائی 1 ~ 5 ملی میٹر بڑی اور لمبائی 5 ~ 10 ملی میٹر بڑی ہو گی۔

2. ڈایافرام کی چوڑائی کے لیے الاؤنس

ڈایافرام کی چوڑائی کے ڈیزائن کا عمومی اصول مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے درمیان براہ راست رابطے کی وجہ سے اندرونی شارٹ سرکٹ کو روکنا ہے۔چونکہ ڈایافرام کا تھرمل سکڑنا بیٹری چارجنگ اور ڈسچارج کے دوران اور تھرمل جھٹکا اور دیگر ماحول کے دوران ڈایافرام کی لمبائی اور چوڑائی کی سمت میں خرابی کا باعث بنتا ہے، ڈایافرام کے فولڈ ایریا کی پولرائزیشن مثبت کے درمیان فاصلے بڑھنے کی وجہ سے بڑھ جاتی ہے۔ اور منفی الیکٹروڈ؛ڈایافرام کے اسٹریچنگ ایریا میں مائیکرو شارٹ سرکٹ کا امکان ڈایافرام کے پتلا ہونے کی وجہ سے بڑھ جاتا ہے۔ڈایافرام کے کنارے پر سکڑنا مثبت اور منفی الیکٹروڈ اور اندرونی شارٹ سرکٹ کے درمیان براہ راست رابطے کا باعث بن سکتا ہے، جو بیٹری کے تھرمل رن وے کی وجہ سے خطرے کا باعث بن سکتا ہے۔لہذا، بیٹری کو ڈیزائن کرتے وقت، ڈایافرام کے علاقے اور چوڑائی کے استعمال میں اس کے سکڑنے کی خصوصیات کو مدنظر رکھنا ضروری ہے۔تنہائی کی فلم اینوڈ اور کیتھوڈ سے بڑی ہونی چاہئے۔عمل کی خرابی کے علاوہ، الگ تھلگ فلم الیکٹروڈ ٹکڑے کے بیرونی حصے سے کم از کم 0.1 ملی میٹر لمبی ہونی چاہیے۔

3. موصلیت کا علاج

اندرونی شارٹ سرکٹ لیتھیم آئن بیٹری کے ممکنہ حفاظتی خطرہ میں ایک اہم عنصر ہے۔بہت سے ممکنہ خطرناک حصے ہیں جو سیل کے ساختی ڈیزائن میں اندرونی شارٹ سرکٹ کا سبب بنتے ہیں۔لہذا، غیر معمولی حالات میں بیٹری میں اندرونی شارٹ سرکٹ کو روکنے کے لیے ان کلیدی پوزیشنوں پر ضروری اقدامات یا موصلیت کا تعین کیا جانا چاہیے، جیسے کہ مثبت اور منفی الیکٹروڈ کانوں کے درمیان ضروری فاصلہ برقرار رکھنا؛انسولیٹنگ ٹیپ کو سنگل سرے کے وسط میں نان پیسٹ پوزیشن پر چسپاں کیا جائے گا، اور تمام بے نقاب حصوں کو ڈھانپ دیا جائے گا۔انسولیٹنگ ٹیپ کو مثبت ایلومینیم ورق اور منفی فعال مادہ کے درمیان چسپاں کیا جانا چاہیے۔لگ کے ویلڈنگ والے حصے کو مکمل طور پر موصل ٹیپ سے ڈھانپ دیا جائے؛الیکٹرک کور کے اوپری حصے پر موصلیت کا ٹیپ استعمال کیا جاتا ہے۔

4. حفاظتی والو کی ترتیب (پریشر ریلیف ڈیوائس)

لیتھیم آئن بیٹریاں خطرناک ہوتی ہیں، عام طور پر اس لیے کہ اندرونی درجہ حرارت بہت زیادہ ہوتا ہے یا دباؤ بہت زیادہ ہوتا ہے جس سے دھماکے اور آگ لگتی ہے۔دباؤ سے نجات کا معقول آلہ خطرے کی صورت میں بیٹری کے اندر دباؤ اور حرارت کو تیزی سے جاری کر سکتا ہے اور دھماکے کے خطرے کو کم کر سکتا ہے۔دباؤ سے نجات کا معقول آلہ نہ صرف عام آپریشن کے دوران بیٹری کے اندرونی دباؤ کو پورا کرے گا بلکہ اندرونی دباؤ خطرے کی حد تک پہنچنے پر خود بخود دباؤ چھوڑنے کے لیے کھل جائے گا۔پریشر ریلیف ڈیوائس کی سیٹنگ پوزیشن کو اندرونی دباؤ میں اضافے کی وجہ سے بیٹری شیل کی خرابی کی خصوصیات کو مدنظر رکھتے ہوئے ڈیزائن کیا جائے گا۔حفاظتی والو کے ڈیزائن کو فلیکس، کناروں، سیون اور نکوں سے محسوس کیا جا سکتا ہے۔

(3) عمل کی سطح کو بہتر بنائیں

سیل کی پیداواری عمل کو معیاری اور معیاری بنانے کی کوشش کی جائے۔مکسنگ، کوٹنگ، بیکنگ، کمپیکشن، سلٹنگ اور وائنڈنگ کے مراحل میں، معیاری کاری (جیسے ڈایافرام کی چوڑائی، الیکٹرولائٹ انجیکشن والیوم، وغیرہ) کو تیار کریں، عمل کے ذرائع کو بہتر بنائیں (جیسے کم پریشر انجیکشن کا طریقہ، سینٹری فیوگل پیکنگ کا طریقہ، وغیرہ) پروسیس کنٹرول میں اچھا کام کریں، عمل کے معیار کو یقینی بنائیں، اور مصنوعات کے درمیان فرق کو کم کریں۔کام کے خصوصی مراحل طے کریں جو کہ حفاظت کو متاثر کرتے ہیں (جیسے الیکٹروڈ پیس کی ڈیبرنگ، پاؤڈر سویپنگ، مختلف مواد کے لیے مختلف ویلڈنگ کے طریقے وغیرہ)، معیاری معیار کی نگرانی کو نافذ کرنا، خراب پرزوں کو ختم کرنا، اور خراب پراڈکٹس کو ختم کرنا۔ الیکٹروڈ کا ٹکڑا، ڈایافرام پنکچر، فعال مواد کا گرنا، الیکٹرولائٹ کا رساو وغیرہ؛پروڈکشن سائٹ کو صاف ستھرا رکھیں، 5S مینجمنٹ اور 6-sigma کوالٹی کنٹرول کو نافذ کریں، پروڈکشن میں نجاست اور نمی کو ملانے سے روکیں، اور حفاظت پر پیداوار میں ہونے والے حادثات کے اثرات کو کم کریں۔