1. অ্যালুমিনিয়াম কীভাবে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বর্তমান সংগ্রাহকদের একটি সমালোচনামূলক উপাদান হিসাবে কাজ করে এবং তামাটির মতো বিকল্পগুলির তুলনায় এর সুবিধাগুলি কী?
①উচ্চ-ভোল্টেজ পরিবেশে বৈদ্যুতিন রাসায়নিক স্থিতিশীলতা
Aluminum forms a thin, self-passivating oxide layer (Al₂O₃) that resists corrosion at the high operating potentials of cathodes (3–4.5 V vs. Li/Li⁺), unlike copper, which oxidizes and degrades at >3 ভি। এটি অ্যালুমিনিয়ামকে অপরিহার্য করে তোলে ক্যাথোড বর্তমান সংগ্রাহক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলিতে (যেমন, লাইফপো, এনএমসি) 12।
②লাইটওয়েট এবং ব্যয়-দক্ষতা
অ্যালুমিনিয়ামের ঘনত্ব (২.7 গ্রাম\/সেমি) 60% কমCeep তামার চেয়ে (8.96 গ্রাম\/সেমি³), ইভিএস এবং পোর্টেবল ইলেকট্রনিক্সের জন্য ব্যাটারির ওজন হ্রাস করে। এটাও 3–5x সস্তাThe তামার চেয়ে বড় আকারের ব্যাটারি উত্পাদন 34 এর জন্য উত্পাদন ব্যয় হ্রাস করা।
③পর্যাপ্ত বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা
যদিও অ্যালুমিনিয়ামের পরিবাহিতা (~ 35 এমএস\/এম) তামার (~ 59 এমএস\/এম) এর চেয়ে কম, এটি অ্যানোডগুলির তুলনায় তাদের বর্তমান ঘনত্বের দাবিগুলির কারণে ক্যাথোড সংগ্রহকারীদের পক্ষে যথেষ্ট রয়েছে। উন্নত পৃষ্ঠের চিকিত্সা (যেমন, কার্বন-প্রলিপ্ত আল ফয়েল) আরও ইলেক্ট্রন স্থানান্তর দক্ষতা 51 বৃদ্ধি করে।
④ক্যাথোড উপকরণগুলির সাথে সামঞ্জস্য
অ্যালুমিনিয়াম বন্ডগুলি কার্যকরভাবে সাধারণ ক্যাথোড আবরণগুলির সাথে (যেমন, LICOU₂, এনএমসি) ক্ষতিকারক ইন্টারমেটালিক পর্যায়গুলি গঠন না করে। বিপরীতে, তামা অ্যানোডে লিথিয়ামের সাথে প্রতিক্রিয়া জানায়, কেবলমাত্র আনোডের পাশে (গ্রাফাইট\/এসআই-ভিত্তিক উপকরণ সহ) 25 এর ব্যবহার প্রয়োজন।
⑤যান্ত্রিক নমনীয়তা এবং উত্পাদন স্কেলাবিলিটি
অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলগুলি (10-20 মিমি বেধ) রোল-টু-রোল ইলেক্ট্রোড প্রসেসিংয়ের জন্য দুর্দান্ত নমনীয়তা সরবরাহ করে। মত উদ্ভাবন মাইক্রো-রোজড আল ফয়েলসCad ক্যাথোড স্লারিগুলির আনুগত্য উন্নত করুন, চার্জ\/স্রাব চক্রের সময় ডিলেমিনেশন ঝুঁকি হ্রাস করুন।
২. আধুনিক ব্যাটারি সিস্টেমগুলির শক্তি ঘনত্ব এবং তাপীয় পরিচালনা (যেমন, ইভি ব্যাটারি) বাড়ানোর ক্ষেত্রে অ্যালুমিনিয়াম কী ভূমিকা পালন করে?
①উচ্চ শক্তি ঘনত্বের জন্য হালকা ওজনের বর্তমান সংগ্রাহক
অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল (যেমন, এএ 1 এক্সএক্সএক্সএক্সএক্স) কম ঘনত্ব (২.7 গ্রাম\/সেমি) এবং উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা কারণে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলিতে ক্যাথোড কারেন্ট কালেক্টর হিসাবে ব্যবহৃত হয়। ভারী উপকরণগুলি প্রতিস্থাপন করা সামগ্রিক ব্যাটারির ওজন হ্রাস করে, কাঠামোগত অখণ্ডতা 12 বজায় রেখে গ্রাভিমেট্রিক শক্তি ঘনত্ব (15-20% লাভ) উন্নত করে।
②দক্ষ তাপ অপচয় হ্রাসের জন্য তাপ পরিবাহিতা
অ্যালুমিনিয়ামের তাপীয় পরিবাহিতা (~ 237 ডাব্লু\/এম · কে) কুলিং প্লেট, হিট এক্সচেঞ্জার এবং ব্যাটারি হাউজিংগুলিতে এর ব্যবহার সক্ষম করে। ইভি প্যাকগুলিতে, এক্সট্রুড অ্যালুমিনিয়াম কুলিং চ্যানেল বা ঠান্ডা প্লেটগুলি কোষের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে, তাপীয় পলাতক প্রতিরোধ এবং চক্রের জীবনকে প্রসারিত করে 34।
③কমপ্যাক্ট ডিজাইনের জন্য স্ট্রাকচারাল ইন্টিগ্রেশন
অ্যালুমিনিয়াম অ্যালো (যেমন, 6xxx সিরিজ) হালকা ওজনের, উচ্চ-শক্তি ব্যাটারি ঘেরগুলি তৈরি করুন। টেসলার স্ট্রাকচারাল ব্যাটারি প্যাক অ্যালুমিনিয়াম মধুচক্রের নকশাগুলিকে সংহত করে, মৃত ওজন হ্রাস করে এবং আরও সক্রিয় উপকরণগুলির জন্য স্থান মুক্ত করে, ভলিউম্যাট্রিক এনার্জি ডেনসিটি 5 বাড়িয়ে তোলে।
④জারা-প্রতিরোধী পৃষ্ঠের চিকিত্সা
অ্যানোডাইজড বা লেপযুক্ত অ্যালুমিনিয়াম (যেমন, আল-নি কম্পোজিট) উচ্চ-ভোল্টেজ সিস্টেমে স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করে ইলেক্ট্রোলাইটগুলি থেকে অবক্ষয় হ্রাস করে। এটি বৈদ্যুতিন ইন্টারফেস 24 এ প্রতিরোধের বৃদ্ধি হ্রাস করে সময়ের সাথে সাথে শক্তি ঘনত্ব বজায় রাখে।
⑤উন্নত তাপ পরিচালনার জন্য খাদ উদ্ভাবন
উচ্চ-কন্ডাকটিভিটি অ্যালো যেমন আল-সি-এমজি (এএ 6061)Liquid তরল-শীতল তাপীয় ইন্টারফেসে ব্যবহৃত হয়। অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং দ্রুত-চার্জিং ইভি ব্যাটারিগুলিতে তাপ বিতরণকে বাড়িয়ে তোলে, অনুকূলিত জাল কাঠামো সহ 3 ডি-প্রিন্টেড অ্যালুমিনিয়াম তাপ সিঙ্কগুলি সক্ষম করে।
3. জলীয় বা উচ্চ-ভোল্টেজ ব্যাটারি কেমিস্ট্রিগুলিতে অ্যালুমিনিয়ামের প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং জারা থেকে কী চ্যালেঞ্জ দেখা দেয় এবং এগুলি কীভাবে প্রশমিত করা হয়?
জলীয় ইলেক্ট্রোলাইটে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল জারা
চ্যালেঞ্জ: অ্যালুমিনিয়াম জলীয় ইলেক্ট্রোলাইটস (যেমন, আল-এয়ার ব্যাটারি) এর জলের সাথে প্রতিক্রিয়া জানায়, অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সাইড গঠন করে এবং হাইড্রোজেন গ্যাস প্রকাশ করে, যা অ্যানোডকে হ্রাস করে এবং দক্ষতা হ্রাস করে।
প্রশমন: প্যারাসিটিক প্রতিক্রিয়াগুলি দমন করতে এবং অ্যালুমিনিয়াম পৃষ্ঠের 12 টি স্থিতিশীল করতে ক্ষারীয় ইনহিবিটারগুলি (যেমন, জেডএনও, স্নো ₂) বা জৈব সংযোজনগুলি (যেমন, ইউরিয়া) ব্যবহার করুন।
②ক্লোরাইড সমৃদ্ধ পরিবেশে জারা পিটিং
চ্যালেঞ্জ: ক্লোরাইড আয়নগুলি (যেমন, সমুদ্রের ভিত্তিক ব্যাটারিগুলিতে) আক্রমণাত্মকভাবে অ্যালুমিনিয়াম আক্রমণ করে, স্থানীয়করণকৃত পিটিং এবং দ্রুত ব্যর্থতার কারণ হয়ে থাকে।
প্রশমন: ক্লোরাইড অনুপ্রবেশ 34 ব্লক করতে গ্রাফিন অক্সাইড স্তর বা অ্যানোডাইজড অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (এএও) এর মতো প্রতিরক্ষামূলক আবরণগুলি প্রয়োগ করুন।
③উচ্চ-ভোল্টেজ জারণ এবং প্যাসিভেশন
চ্যালেঞ্জ: At voltages >3 ভি (বনাম লি\/লি), অ্যালুমিনিয়াম ইনসাইডিং অক্সাইড স্তরগুলি (AL₂O₃) গঠন করে, লি-আয়ন ব্যাটারি বর্তমান সংগ্রহকারীদের মধ্যে আন্তঃফেসিয়াল প্রতিরোধের বৃদ্ধি করে।
প্রশমন: জারণ 51 সীমাবদ্ধ করার সময় বৈদ্যুতিন পরিবহন বজায় রাখতে পরিবাহী অ্যালো (যেমন, আল-এমজি, আল-সিইউ) বা কার্বন-প্রলিপ্ত অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলগুলি ব্যবহার করুন।
④মাল্টি-মেটাল সিস্টেমে গ্যালভ্যানিক জারা
চ্যালেঞ্জ: অ্যালুমিনিয়াম এবং আরও নোবেল ধাতুগুলির মধ্যে সরাসরি যোগাযোগ (যেমন, ইলেক্ট্রোডগুলিতে তামা) গ্যালভ্যানিক দম্পতি তৈরি করে, অ্যালুমিনিয়াম দ্রবীভূতকরণকে ত্বরান্বিত করে।
প্রশমন: অন্তরক ইন্টারলেয়ারগুলি (যেমন, পলিমার ফিল্ম) পরিচয় করিয়ে দিন বা হাইব্রিড ডিজাইনস 24 -এ সামঞ্জস্যপূর্ণ ধাতু (যেমন, টাইটানিয়াম) দিয়ে তামা প্রতিস্থাপন করুন।
⑤অ্যালুমিনিয়াম-এয়ার ব্যাটারিগুলিতে স্ব-স্রাব
চ্যালেঞ্জ: অ্যালুমিনিয়াম অলস সময়কালে ইলেক্ট্রোলাইটগুলিতে স্বতঃস্ফূর্তভাবে সংযোজন করে, যার ফলে শক্তি হ্রাস এবং সংক্ষিপ্ত বালুচর জীবন ঘটে।
প্রশমন: জারা হার হ্রাস করতে ইলেক্ট্রোলাইট রচনা (যেমন, জলীয় দ্রবণগুলির পরিবর্তে আয়নিক তরল) বা ডিজাইন ন্যানোস্ট্রাকচার্ড অ্যানোডগুলি (যেমন, আল-এসএন অ্যালো) ডিজাইন করুন।
৪. অ্যালুমিনিয়াম-ভিত্তিক অ্যালো বা আবরণগুলি (যেমন, আল-নি, আল-সি কম্পোজিটস) পরবর্তী জেনার ব্যাটারিগুলিতে অ্যানোড\/ক্যাথোড পারফরম্যান্স উন্নত করতে উদ্ভাবিত হচ্ছে?
①ক্যাথোড স্থিতিশীলতার জন্য অ্যালুমিনিয়াম ডোপিং
নিকেল-ভিত্তিক ক্যাথোডগুলিতে অ্যালুমিনিয়াম (ইজি, সিও\/আল কো-ডোপিং) অন্তর্ভুক্ত করা-এনআই (ওএইচ) structure জলীয় জিংক-নিকেল ব্যাটারিগুলিতে কাঠামোগুলি, ক্ষারীয় ইলেক্ট্রোলাইটস 1 দ্বারা সৃষ্ট অবক্ষয় হ্রাস করে।
②অনুঘটক সমর্থন হিসাবে আল-নি মিশ্রণ
নিকেল-অ্যালুমিনিয়াম অ্যালো (যেমন, রানি এনআই-এএল) হাইড্রোজেন-সম্পর্কিত প্রতিক্রিয়াগুলিতে অনুঘটক ক্রিয়াকলাপকে বাড়িয়ে তোলে, হাইব্রিড বা জ্বালানী সেল সিস্টেম 3-এ ইলেক্ট্রোডগুলির জন্য রেডক্স গতিবিদ্যা উন্নত করে।
③সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলির জন্য আল-সাবস্টিটিউটযুক্ত স্তরযুক্ত অক্সাইড
NA₂\/₃ni₁\/₂mn₁\/₂o₂ এ আল এর সাথে এনআই প্রতিস্থাপন করা স্তরযুক্ত কাঠামোটি স্থিতিশীল করে, অক্সিজেন রেডক্সের অংশগ্রহণকে সক্রিয় করে এবং কেশন মাইগ্রেশনকে প্রশমিত করে, উচ্চতর নির্দিষ্ট ক্ষমতা এবং চক্রের স্থায়িত্ব অর্জন করে 7।
④এমএন দ্রবীকরণের দমন করার জন্য আলো ₃ পৃষ্ঠের আবরণ
আলো সহ লেপ ক্যাথোডগুলি সাইক্লিংয়ের সময় সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলিতে এমএন দ্রবীভূতকরণকে হ্রাস করে, কাঠামোগত অখণ্ডতা সংরক্ষণ করে এবং আজীবন 7 প্রসারিত করে।
⑤উচ্চ-তাপমাত্রার স্থিতিস্থাপকতার জন্য নিকট-ইটেক্টিক আল অ্যালো
সংযোজনমূলকভাবে উত্পাদিত আল-সি-এনআই-এমএন-জেডআর অ্যালোয়গুলি ন্যানোস্কেল ইউটেক্টিক স্ট্রাকচার গঠন করে, ব্যাটারি হাউজিং বা ইলেক্ট্রোড সমর্থনগুলিতে তাপ পরিচালনার জন্য 400 ডিগ্রিতে ক্রিপ প্রতিরোধের সরবরাহ করে।
৫. উচ্চ-ক্ষমতার শক্তি সঞ্চয় করার জন্য অ্যালুমিনিয়াম-এয়ার ব্যাটারি অ্যালুমিনিয়ামের বৈদ্যুতিন রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি কী উপায়ে দেয় এবং কী তাদের বাণিজ্যিকীকরণের সীমাবদ্ধ করে?
①আনোড জারা এবং স্ব-স্রাব
অ্যালুমিনিয়াম ইলেক্ট্রোলাইটে জল দিয়ে স্বতঃস্ফূর্তভাবে প্রতিক্রিয়া জানায়, হাইড্রোজেন গ্যাস উত্পাদন করে এবং সৃষ্টি করে পরজীবী জারা (স্টোরেজ চলাকালীন 20% পর্যন্ত ক্ষমতা হ্রাস)। প্রতিরক্ষামূলক আবরণ (যেমন, এমজি-এসএন বা জিএ-ইন অ্যালো) এটিকে প্রশমিত করে তবে জটিলতা এবং ব্যয় 13 যোগ করুন।
②ক্যাথোড সীমাবদ্ধতা এবং অনুঘটক ব্যয়
অক্সিজেন হ্রাসের দক্ষতা বজায় রাখতে প্ল্যাটিনাম বা ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইডের মতো ব্যয়বহুল অনুঘটকদের প্রয়োজন। সস্তা বিকল্পগুলি (যেমন, কার্বন-ভিত্তিক অনুঘটকগুলি) দ্রুত অবক্ষয় থেকে ভুগছে, চক্রের জীবন হ্রাস করে 24।
③ইলেক্ট্রোলাইট ম্যানেজমেন্ট চ্যালেঞ্জ
অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সাইডের মতো উপজাতগুলি (আল (ওএইচ) ₃) স্রাবের সময় বৃষ্টিপাত, ইলেক্ট্রোডগুলি আটকে থাকা এবং পর্যায়ক্রমিক ইলেক্ট্রোলাইট প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয়। ফ্লো সিস্টেমগুলি এটিকে সম্বোধন করে তবে জটিলতা 5 বৃদ্ধি করে।
④সীমিত রিচার্জেবিলিটি
বেশিরভাগ অ্যালুমিনিয়াম-এয়ার ব্যাটারি হ'ল প্রাথমিকAl (একক ব্যবহার) অ্যালুমিনিয়াম জারণের অপরিবর্তনের কারণে। রিচার্জেবল প্রোটোটাইপগুলি কম রাউন্ড-ট্রিপ দক্ষতার মুখোমুখি হয় (<50%) and short cycle life (<100 cycles), hindering adoption in EVs14.
⑤অবকাঠামো এবং স্কেলিং ফাঁক
অ্যালুমিনিয়াম-এয়ার উপাদানগুলির জন্য কোনও স্ট্যান্ডার্ডাইজড সাপ্লাই চেইন বিদ্যমান নেই (যেমন, এয়ার ক্যাথোডস), এবং ব্যয়িত ইলেক্ট্রোলাইটগুলির জন্য পুনর্ব্যবহারযোগ্য সিস্টেমগুলি অনুন্নত রয়েছে। উচ্চ অগ্রণী আর অ্যান্ড ডি ব্যয়গুলি ভর উত্পাদনকে বাধা দেয়।
