A লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীলিথিয়াম আয়ন ক্ৰমে ধনাত্মক আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড হিচাপে উলটিব পৰাকৈ সুমুৱাই আৰু বিয়োগ কৰিব পৰা দুটা সামগ্ৰী ব্যৱহাৰ কৰা এটা পুনৰ চাৰ্জযোগ্য বেটাৰী। চাৰ্জিঙৰ সময়ত ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ’ডত থকা লিথিয়াম পৰমাণুবোৰ আয়নীয় হৈ লিথিয়াম আয়ন আৰু মুক্ত ইলেক্ট্ৰনলৈ পৰিণত হয়।
তাৰ পিছত এই লিথিয়াম আয়নবোৰে ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ’ডলৈ প্ৰব্ৰজন কৰে আৰু তাত থকা মুক্ত ইলেক্ট্ৰনৰ সৈতে মিলি লিথিয়াম পৰমাণু গঠন কৰে। ইয়াৰ বিপৰীতে নিৰ্গমনৰ সময়ত ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ডত থকা লিথিয়াম পৰমাণুবোৰে পুনৰ আয়নীয় হৈ লিথিয়াম আয়ন আৰু মুক্ত ইলেক্ট্ৰনলৈ পৰিণত হয় আৰু তাৰ পিছত ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ডত পুনৰ সংযুক্ত হৈ পুনৰ লিথিয়াম পৰমাণু গঠন কৰে। গতিকে সমগ্ৰ চাৰ্জ-ডিচাৰ্জ চক্ৰটোত লিথিয়াম সদায় আয়নিক ৰূপত থাকে আৰু কেতিয়াও ধাতুৰ লিথিয়াম ৰূপত নাথাকে, যাৰ বাবে এই ধৰণৰ বেটাৰীক লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰী বুলি কোৱা হয়। বিভিন্ন ডিজাইনৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি বজাৰত পোৱা আটাইতকৈ সাধাৰণ লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীসমূহ হ'ল পাউচ চেল, চিলিণ্ড্ৰিকেল চেল, আৰু বুটাম চেল। লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীৰ ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থ সাধাৰণতে লিথিয়াম- সমৃদ্ধ যৌগ, যেনে LiCoO2, LiFePO4, LiNiO, আৰু LiMnzO2। লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীৰ ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থ বেছিভাগেই গ্ৰেফাইটৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি তৈয়াৰ কৰা হয়। ইলেক্ট্ৰ'লাইটৰ সন্দৰ্ভত জৈৱিক দ্রাৱকত দ্ৰৱীভূত নিৰ্দিষ্ট লিথিয়াম লৱণৰ দ্ৰৱ (যেনে LiPF6, LiASF6, আৰু LiCIO4) সাধাৰণতে ব্যৱহাৰ কৰা হয়। এই জৈৱিক দ্রাৱকসমূহ ইথাইলিন কাৰ্বনেট (EC) বা ডাইথাইল কাৰ্বনেট (DEC) আদি হ’ব পাৰে। যেতিয়া বেটাৰীটো আধান-ডিচাৰ্জ চক্ৰত থাকে, তেতিয়া লিথিয়াম আয়ন ধনাত্মক আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ’ডৰ মাজত আগলৈ পিছলৈ প্ৰব্ৰজন কৰে। এই প্ৰক্ৰিয়াটোক ৰূপকভাৱে "ৰকিং চেয়াৰ বেটাৰী" বুলি বৰ্ণনা কৰা হৈছে, যিটো তলৰ ডায়াগ্ৰামত দেখুওৱা হৈছে।
লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীক ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড হিচাপে লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড (LiCoO2) আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড হিচাপে গ্ৰেফাইটক লৈ ল'লে ইয়াৰ বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক প্ৰকাশ হ'ল: (-)CI LiPF(EC+ DEC) / LiCoO2(+)।
ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড বিক্ৰিয়া:
ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড বিক্ৰিয়া:৫.২
সামগ্ৰিক বিক্ৰিয়া:৫.৩
মূলতঃ লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীক লিথিয়াম-আয়ন ঘনত্বৰ পাৰ্থক্যৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি কাম কৰা যন্ত্ৰ হিচাপে চাব পাৰি। চাৰ্জিঙৰ সময়ত ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থৰ পৰা লিথিয়াম আয়ন মুক্ত হৈ ইলেক্ট্ৰ'লাইটৰ মাজেৰে পাৰ হৈ ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থত সোমাই পৰে, যাৰ ফলত ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ডটো লিথিয়াম-চহকী হয় আৰু ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ডটো তুলনামূলকভাৱে লিথিয়াম-দুৰ্বল হয়। একে সময়তে সমগ্ৰ ব্যৱস্থাটোৰ আধান ভাৰসাম্য বজাই ৰাখিবলৈ কাৰ্বন-ভিত্তিক ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ডলৈ বাহ্যিক বৰ্তনীৰ জৰিয়তে সংশ্লিষ্ট ইলেক্ট্ৰন যোগান ধৰা হয়। ইয়াৰ বিপৰীতে নিৰ্গমনৰ সময়ত লিথিয়াম আয়ন ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ডৰ পৰা ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ডলৈ প্ৰব্ৰজন কৰে, যাৰ ফলত ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ডটো লিথিয়াম- সমৃদ্ধ হয়। সাধাৰণতে, স্বাভাৱিক আধান-ডিচাৰ্জ চক্ৰৰ সময়ত, লিথিয়াম আয়নে বাৰে বাৰে স্তৰযুক্ত কাৰ্বন পদাৰ্থ আৰু অক্সাইডৰ মাজত সোমাই থাকে আৰু নিষ্কাশন কৰে। এই প্ৰক্ৰিয়াটো মূলতঃ আন্তঃস্তৰৰ ব্যৱধানৰ পৰিৱৰ্তন হিচাপে প্ৰকাশ পায় আৰু ই পদাৰ্থবোৰৰ মৌলিক স্ফটিক গঠনত ব্যাঘাত জন্মাব নোৱাৰে। গতিকে বিক্ৰিয়াৰ উলটিব পৰা ক্ষমতাৰ দৃষ্টিকোণৰ পৰা লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীৰ ভিতৰত হোৱা ৰাসায়নিক পৰিৱৰ্তনক এক অতি আদৰ্শ উলটিব পৰা প্ৰক্ৰিয়া বুলি গণ্য কৰা হয়। লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীত চাৰিটা মূল উপাদান থাকে: ইলেক্ট্ৰ'ড, ইলেক্ট্ৰ'লাইট, বিভাজক আৰু আৱৰণ। ইলেক্ট্ৰ'ডসমূহ হৈছে লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীৰ মূল উপাদান, যিটো সক্ৰিয় পদাৰ্থ, পৰিবাহী এজেণ্ট, বাইণ্ডাৰ আৰু কাৰেণ্ট সংগ্ৰাহকৰে গঠিত। সক্ৰিয় পদাৰ্থ (বা ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থ) হৈছে লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীত থকা ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থ যিয়ে চাৰ্জিং আৰু ডিচাৰ্জিঙৰ সময়ত বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক বিক্ৰিয়াৰ জৰিয়তে বৈদ্যুতিক শক্তি মুক্ত কৰে। ইহঁতে লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীৰ বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক কাৰ্য্যক্ষমতা আৰু মৌলিক বৈশিষ্ট্য নিৰ্ধাৰণ কৰে। সক্ৰিয় পদাৰ্থৰ ভিতৰত ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থ আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থ অন্তৰ্ভুক্ত। ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থসমূহ মূলতঃ তুলনামূলকভাৱে উচ্চ বিভৱৰ গুড়িযুক্ত সংমিশ্ৰিত ধাতুৰ যৌগ (লিথিয়াম ধাতুৰ ইলেক্ট্ৰ'ডৰ তুলনাত), যেনে LiCoO2, LiMnO4, LiNi1-x{25}}Co:MnyO2, LiCo:Ni-O2, আৰু LiFePO2।
ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থৰ ভিতৰত কাৰ্বন পদাৰ্থ, মিশ্ৰণ পদাৰ্থ আৰু ধাতুৰ অক্সাইড পদাৰ্থ আদি অন্তৰ্ভুক্ত। বৰ্তমান পৰ্টেবল ডিভাইচত ব্যাপকভাৱে ব্যৱহৃত লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীৰ বাবে মূল ধনাত্মক আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থ ক্ৰমে LiCoO2 আৰু গ্ৰেফাইট। ইয়াৰ উপৰিও লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীৰ ব্যৱহাৰিক প্ৰয়োগৰ প্ৰয়োজনীয়তা ভালদৰে পূৰণ কৰিবলৈ ধনাত্মক আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থৰ পৰিবাহীতা উন্নত কৰিবলৈ ইলেক্ট্ৰ'ড নিৰ্মাণৰ সময়ত সাধাৰণতে পৰিবাহী এজেণ্ট (যেনে এচিটিলিন ব্লেক) যোগ কৰা হয়। দানাদাৰ ধনাত্মক আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থ আৰু পৰিবাহী এজেণ্টসমূহ বিদ্যুৎ প্ৰবাহ সংগ্ৰাহকত সুদৃঢ়ভাৱে লাগি থকাটো নিশ্চিত কৰিবলৈ সাধাৰণতে এটা বাইণ্ডাৰ যোগ কৰা হয়। সাধাৰণ বাইণ্ডাৰসমূহক তেল-ভিত্তিক আৰু পানী-ভিত্তিক হিচাপে শ্ৰেণীভুক্ত কৰা হয়। তেল-ভিত্তিক বাইণ্ডাৰত মূলতঃ পলিভিনাইলডিন ফ্ল’ৰাইড (PVDF) আৰু পলিটেট্ৰাফ্ল’ৰ’ইথাইলিন (PTFE) অন্তৰ্ভুক্ত, আনহাতে পানী-ভিত্তিক বাইণ্ডাৰত মূলতঃ কাৰ্বক্সিমিথাইল চেলুল’জ/ষ্টাইৰিন-বুটাডাইন ৰবৰ (CMC/SBR) অন্তৰ্ভুক্ত। কাৰেণ্ট সংগ্ৰাহকৰ মূল কাম হ’ল সক্ৰিয় পদাৰ্থৰ পৰা ইলেক্ট্ৰন পৰিবাহী কৰা আৰু বিদ্যুৎ প্ৰবাহ সমানে বিতৰণ কৰা, লগতে সক্ৰিয় পদাৰ্থকো সমৰ্থন কৰা। বিদ্যুৎ প্ৰবাহ সংগ্ৰাহক সাধাৰণতে উচ্চ যান্ত্ৰিক শক্তি, ভাল ৰাসায়নিক স্থিৰতা আৰু উচ্চ পৰিবাহীতা থকাটো প্ৰয়োজনীয়। ধনাত্মক ইলেক্ট্ৰ’ডৰ বাবে কাৰেণ্ট সংগ্ৰাহক এলুমিনিয়াম ফয়েল, আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ’ডৰ বাবে কাৰেণ্ট সংগ্ৰাহক তামৰ ফয়েল।
ইলেক্ট্ৰ’লাইটৰ ভূমিকা হ’ল ধনাত্মক আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ’ডৰ মাজত লিথিয়াম আয়ন পৰিবাহী কৰা। ইলেক্ট্ৰ'লাইটৰ পছন্দই বেটাৰীৰ কামৰ নীতি নিৰ্ধাৰণ কৰে আৰু ইয়াৰ নিৰ্দিষ্ট শক্তি, সুৰক্ষা পৰিৱেশন, চক্ৰ পৰিৱেশন, হাৰ পৰিৱেশন, কম-উষ্ণতাৰ পৰিৱেশন, আৰু সংৰক্ষণ পৰিৱেশন প্ৰভাৱিত কৰে। বৰ্তমান বাণিজ্যিকভাৱে উপলব্ধ লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীত মূলতঃ অ-জলীয় ইলেক্ট্ৰ'লাইট ব্যৱস্থা ব্যৱহাৰ কৰা হয়, য'ত জৈৱিক দ্রাৱক আৰু পৰিবাহী লিথিয়াম লৱণ অন্তৰ্ভুক্ত কৰা হয়। জৈৱিক দ্রাৱক ইলেক্ট্ৰ’লাইটৰ মূল উপাদান আৰু ইয়াৰ কাৰ্য্যক্ষমতাৰ সৈতে ওতঃপ্ৰোতভাৱে জড়িত; ই সাধাৰণতে জৈৱিক দ্রাৱক যেনে ইথাইলিন কাৰ্বনেট, প্ৰপাইলিন কাৰ্বনেট, ডাইমিথাইল কাৰ্বনেট আৰু মিথাইল ইথাইল কাৰ্বনেটৰ মিশ্ৰণ। পৰিবাহী লিথিয়াম লৱণে ধনাত্মক আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ’ডৰ মাজত পৰিবহণ কৰা লিথিয়াম আয়ন প্ৰদান কৰে আৰু ই অজৈৱিক বা জৈৱিক এনিয়ন আৰু লিথিয়াম আয়নৰ দ্বাৰা গঠিত। বৰ্তমান ব্যৱসায়িকভাৱে উপলব্ধ প্ৰধান পৰিবাহী লিথিয়াম লৱণ হৈছে LiPF6। নতুন যুগত লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীৰ বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক কাৰ্য্যক্ষমতা উন্নত কৰিবলৈ আৰু কিছুমান বিশেষ কাৰ্য্য সাধন কৰিবলৈ ইলেক্ট্ৰ'লাইটত প্ৰায়ে কাৰ্য্যকৰী যোগকৰণ, যেনে শিখা নিবাৰণকাৰী, যোগ কৰা হয়।
লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীৰ ডিজাইনত বিভাজকটো ধনাত্মক আৰু ঋণাত্মক ইলেক্ট্ৰ'ডৰ মাজত অৱস্থিত, আৰু ইয়াৰ মূল কাম হ'ল দুয়োটা ইলেক্ট্ৰ'ডৰ মাজত প্ৰত্যক্ষ সংস্পৰ্শ ৰোধ কৰা, যাৰ ফলত শ্বৰ্ট চাৰ্কিট এৰাই চলা হয়। এই পদাৰ্থৰ অনন্য মাইক্ৰ'প'ৰাছ গঠনে লিথিয়াম আয়নক মুক্তভাৱে পাৰ কৰিবলৈ অনুমতি দিয়ে। বিভাজকটোৱে বেটাৰীৰ সংৰক্ষণ ক্ষমতা, চক্ৰ জীৱন আৰু সামগ্ৰিক সুৰক্ষাত গুৰুত্বপূৰ্ণ ভূমিকা পালন কৰে; সেয়েহে, এটা উচ্চ-মানৰ বিভাজক ব্যৱহাৰ কৰিলে বেটাৰীৰ সামগ্ৰিক বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক পৰিৱেশন যথেষ্ট উন্নত কৰিব পাৰি। বৰ্তমান বজাৰত আটাইতকৈ বেছি ব্যৱহৃত বিভাজক প্ৰকাৰসমূহ হ’ল পলিঅ’লেফিনৰ দ্বাৰা নিৰ্মিত উচ্চ-শক্তিশক্তিৰ ফিল্ম, য’ত পলিপ্ৰ’পিলিন আৰু পলিইথাইলিনৰ ছিদ্ৰযুক্ত সামগ্ৰীৰ লগতে প্ৰপাইলিন আৰু ইথিলিনৰ ক’পলিমাৰাইজেচনৰ জৰিয়তে বা কেৱল পলিইথাইলিন হোম’পলিমাৰ ব্যৱহাৰ কৰি নিৰ্মিত সামগ্ৰীও অন্তৰ্ভুক্ত। লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীত অ-জলীয় দ্রাৱক ব্যৱহাৰ কৰিলে লিথিয়াম-আয়ন পৰিবাহীতা কম হয়, যাৰ ফলত বৃহৎ ইলেক্ট্ৰ'ড এলেকাৰ প্ৰয়োজন হয়। তদুপৰি, বেটাৰী সংযোগৰ সময়ত সৰ্পিল-ঘাঁ গঠনৰ ব্যৱহাৰৰ অৰ্থ হ'ল বেটাৰীৰ কাৰ্য্যক্ষমতা কেৱল ইলেক্ট্ৰ'ডৰ ওপৰত নহয়, বেটাৰী নিৰ্মাণত ব্যৱহৃত বাইণ্ডাৰৰ ওপৰতো নিৰ্ভৰ কৰে। এই বাইণ্ডাৰসমূহে ইলেক্ট্ৰ'ড নিৰ্মাণৰ সময়ত সক্ৰিয় পদাৰ্থসমূহৰ একাকাৰীতা আৰু সুৰক্ষা নিশ্চিত কৰিব লাগিব, সক্ৰিয় পদাৰ্থসমূহক কাৰেণ্ট সংগ্ৰাহকৰ সৈতে ফলপ্ৰসূভাৱে বান্ধি ৰাখিব লাগিব, গ্ৰেফাইট এনোডত সুৰক্ষামূলক SEI (কঠিন-ক্লেক্ট্ৰ'লাইট আন্তঃপৰ্যায়) ফিল্ম গঠন কৰাত সহায় কৰিব লাগিব, শুকুৱাই লোৱাৰ সময়ত পৰ্যাপ্ত তাপীয় স্থিৰতা বজাই ৰাখিব লাগিব আৰু ইলেক্ট্ৰ'লাইটৰ দ্বাৰা ফলপ্ৰসূভাৱে তিতিব লাগিব।
বাহিৰৰ আৱৰণটো হৈছে লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰীৰ পাত্ৰ। সাধাৰণতে ব্যৱহৃত আৱৰণসমূহৰ ভিতৰত ষ্টীলৰ আৱৰণ, এলুমিনিয়ামৰ আৱৰণ, আৰু এলুমিনিয়াম-প্লাষ্টিক কম্পোজিট আৱৰণ আদি অন্তৰ্ভুক্ত। সাধাৰণতে, আৱৰণখনে উচ্চ আৰু নিম্ন উষ্ণতাৰ পৰিৱৰ্তন আৰু ইলেক্ট্ৰলাইটৰ পৰা হোৱা জাৰণ সহ্য কৰিব লাগে।