Conas cuar urscaoilte ceallraí a léamh

Conas cuar urscaoilte ceallraí a léamh

Is córais casta leictriceimiceach agus teirmidinimiciúla iad cadhnraí, agus bíonn tionchar ag fachtóirí iomadúla ar a bhfeidhmíocht. Ar ndóigh, is é ceimic ceallraí an fachtóir is tábhachtaí. Mar sin féin, nuair a thuiscint cén cineál ceallraí is oiriúnaí d'iarratas ar leith, is gá freisin fachtóirí a mheas mar ráta urscaoilte muirir, teocht oibriúcháin, coinníollacha stórála, agus sonraí struchtúir fhisiceacha. Ar an gcéad dul síos, is gá roinnt téarmaí a shainiú:

★ Is é voltas ciorcad oscailte (Voc) an voltas idir na críochfoirt ceallraí nuair nach bhfuil aon ualach ar an gceallraí.

★ Is é voltas críochfoirt (Vt) an voltas idir na críochfoirt ceallraí nuair a chuirtear an t-ualach i bhfeidhm ar an gceallraí; De ghnáth níos ísle ná Voc.

Is é an voltas scoite (Vco) an voltas ag a bhfuil an ceallraí scaoilte go hiomlán, mar atá sonraithe. Cé go bhfuil cumhacht ceallraí fágtha de ghnáth, d'fhéadfadh oibriú ag voltas faoi bhun Vco damáiste a dhéanamh don cheallraí.

★ Tomhaiseann an cumas na huaireanta aimpéar iomlána (AH) is féidir le ceallraí a sholáthar nuair a ghearrtar go hiomlán é, go dtí go sroicheann Vt Vco.

Is é an ráta urscaoilte muirir (C-Ráta) an ráta a ghearrtar nó a scaoiltear ceallraí i gcoibhneas lena acmhainn rátáilte. Mar shampla, déanfaidh ráta 1C an ceallraí a mhuirearú nó a urscaoileadh go hiomlán laistigh de 1 uair an chloig. Ag ráta urscaoilte 0.5C, déanfar an ceallraí a urscaoileadh go hiomlán laistigh de 2 uair an chloig. Trí C-Ráta níos airde a úsáid, laghdaítear an cumas ceallraí atá ar fáil de ghnáth agus féadfaidh sé damáiste a dhéanamh don cheallraí.

★ Déanann an stát muirir ceallraí (SoC) an cumas ceallraí atá fágtha a chainníochtú mar chéatadán den acmhainn uasta. Nuair a shroicheann SoC nialas agus sroicheann Vt Vco, d'fhéadfadh go mbeadh cumhacht ceallraí fágtha sa cheallraí fós, ach gan dochar a dhéanamh don cheallraí agus cur isteach ar acmhainn sa todhchaí, ní féidir an ceallraí a urscaoileadh tuilleadh.

★ Tá doimhneacht urscaoilte (DoD) mar chomhlánú ar SoC, a thomhaiseann an céatadán de chumas ceallraí atá urscaoilte; DoD=100- SoC.

① Is é an saolré timthriall ná líon na dtimthriallta atá ar fáil sula sroicheann an ceallraí deireadh a shaol seirbhíse.

Tagraíonn deireadh saoil ceallraí (EoL) d'éagumas na ceallraí oibriú de réir na sonraíochtaí íosta réamhshocraithe. Is féidir EoL a chainníochtú ar bhealaí éagsúla:

① Tá meath toilleas bunaithe ar an laghdú céatadáin tugtha ar chumas ceallraí i gcomparáid leis an acmhainn rátáilte faoi choinníollacha sonraithe.

② Tá maolú cumhachta bunaithe ar chumhacht uasta na ceallraí ag céatadán áirithe i gcomparáid leis an gcumhacht rátáilte faoi choinníollacha sonraithe.

③ Cainníochtaíonn an tréchur fuinnimh an méid iomlán fuinnimh a mheastar a phróiseálfaidh ceallraí le linn a saolré, mar shampla 30MWh, bunaithe ar choinníollacha oibriúcháin sonracha.

★ Tomhaiseann stádas sláinte (SoH) na ceallraí an céatadán den saol úsáideach atá fágtha sula sroicheann sé EoL.

Cuar polaraithe

Déantar an cuar urscaoilte ceallraí a fhoirmiú bunaithe ar éifeacht polaraithe na ceallraí a tharlaíonn le linn an phróisis urscaoilte. Tá dlúthbhaint ag an méid fuinnimh is féidir le ceallraí a sholáthar faoi choinníollacha oibriúcháin éagsúla, mar shampla ráta C agus teocht oibriúcháin, leis an limistéar faoin gcuar urscaoilte. Le linn an phróisis urscaoilte, laghdóidh Vt na ceallraí. Tá baint ag an laghdú ar Vt le roinnt príomhfhachtóirí:

✔ Titim IR - An laghdú ar an voltas ceallraí de bharr an sruth ag dul trí fhriotaíocht inmheánach na ceallraí. Méadaíonn an fachtóir seo go líneach ag ráta urscaoilte sách ard, le teocht leanúnach.

✔ Polarú gníomhachtaithe - tagraíonn sé d'fhachtóirí luasmhoillithe éagsúla a bhaineann le cinéitic imoibrithe leictriceimiceach, mar shampla an fheidhm oibre a chaithfidh iain a shárú ag an acomhal idir leictreoidí agus leictrilítí.

✔ Polarú comhchruinnithe - Cuireann an fachtóir seo san áireamh an fhriotaíocht a bhíonn ag iain le linn mais aistrithe (idirleathadh) ó leictreoid amháin go leictreoid eile. Is mó an fachtóir seo nuair a bhíonn cadhnraí litiam-ian scaoilte go hiomlán, agus go dtiocfaidh fána an chuar an-ghéar.

Léiríonn cuar polarúcháin (cuar urscaoilte) na ceallraí na héifeachtaí carnacha a bhaineann le laghdú IR, polarú gníomhachtaithe, agus polarú tiúchana ar Vt (acmhainneacht ceallraí). (Íomhá: BioLogic)

Breithnithe cuar urscaoilte

Dearadh cadhnraí le haghaidh raon leathan iarratas agus soláthraíonn siad tréithe feidhmíochta éagsúla. Mar shampla, tá ar a laghad sé chóras ceimiceacha ian litiam bunúsacha, gach ceann acu lena sraith gné uathúil féin. Is gnách an cuar scaoilte a bhreacadh le Vt ar an Y-ais, agus déantar SoC (nó DoD) a bhreacadh ar an X-ais. Mar gheall ar an gcomhghaol idir feidhmíocht ceallraí agus paraiméadair éagsúla cosúil le ráta C agus teocht oibriúcháin, tá sraith de chuair urscaoilte ag gach córas ceimiceach ceallraí bunaithe ar chomhcheangail paraiméadair oibriúcháin shonracha. Mar shampla, déanann an figiúr seo a leanas comparáid idir feidhmíocht urscaoilte dhá chóras ceimiceach coitianta litiam-ian agus cadhnraí luaidhe-aigéad ag teocht an tseomra agus ráta urscaoilte 0.2C. Tá tábhacht mhór ag cruth an chuar urscaoilte do dhearthóirí.

Is féidir le cuar urscaoilte comhréidh dearadh iarratais áirithe a shimpliú, toisc go bhfanann an voltas ceallraí sách cobhsaí ar feadh an timthriall urscaoilte ar fad. Ar an láimh eile, is féidir leis an gcuar fána meastachán ar mhuirear iarmharach a shimpliú, toisc go bhfuil dlúthbhaint ag an voltas ceallraí leis an muirear iarmharach sa cheallraí. I gcás cadhnraí litiam-ian le cuair urscaoilte comhréidh, áfach, tá modhanna níos casta ag teastáil chun muirear iarmharach a mheas, mar shampla comhaireamh Coulomb, a thomhaiseann sruth urscaoilte na ceallraí agus a chomhtháthaíonn an sruth le himeacht ama chun muirear iarmharach a mheas.

Ina theannta sin, tagann laghdú ar chumhacht ar chadhnraí a bhfuil cuair urscaoilte anuas orthu ar feadh an timthrialla urscaoilte ar fad. D’fhéadfadh go mbeadh gá le ceallraí ‘ró-mhéid’ chun tacú le feidhmchláir ardchumhachta ag deireadh an timthriall urscaoilte. De ghnáth is gá rialtóir treisithe voltais a úsáid chun feistí agus córais íogaire a chumhachtú, ag baint úsáide as cadhnraí le cuair ghéarscaoilte.

Seo a leanas cuar urscaoilte ceallraí litiam-ian, rud a léiríonn má tá an ceallraí urscaoilte ag ráta an-ard (nó vice versa, ag ráta íseal), laghdóidh (nó méadú) an cumas éifeachtach. Tugtar aistriú acmhainne ar seo, agus tá an éifeacht seo coitianta i bhformhór na gcóras ceimice ceallraí.

Laghdaíonn voltas agus cumas cadhnraí litiam-ian leis an méadú ar ráta C. (Íomhá: Richtek)

Is paraiméadar tábhachtach é teocht oibre a dhéanann difear do fheidhmíocht ceallraí. Ag teochtaí an-íseal, féadfaidh cadhnraí le leictreailítí uisce-bhunaithe reo, rud a chuireann teorainn le teorainn níos ísle a raon teochta oibriúcháin. Is féidir le cadhnraí ian litiam taithí a fháil ar thaisceadh diúltach litiam leictreoid ag teochtaí íseal, ag laghdú acmhainne go buan. Ag teochtaí arda, féadfaidh ceimiceáin dianscaoileadh agus féadfaidh an ceallraí stop a bheith ag obair. Idir reo agus damáiste ceimiceach, de ghnáth athraíonn feidhmíocht ceallraí go mór le hathruithe teochta.

Léiríonn an figiúr seo a leanas tionchar na dteocht éagsúil ar fheidhmíocht cadhnraí litiam-ian. Ag teochtaí an-íseal, d'fhéadfadh laghdú suntasach a dhéanamh ar fheidhmíocht. Mar sin féin, níl an cuar urscaoilte ceallraí ach gné amháin de fheidhmíocht na ceallraí. Mar shampla, is mó an diall idir teocht oibriúcháin cadhnraí litiam-ian agus teocht an tseomra (cibé acu ag teocht ard nó íseal), is ísle an saolré timthriall. Maidir le hiarratais shonracha, tá anailís iomlán ar na fachtóirí go léir a dhéanann difear d'infheidhmeacht na gcóras ceimiceach ceallraí éagsúla lasmuigh de raon feidhme cuar urscaoilte ceallraí an ailt seo. Sampla de mhodhanna eile chun anailís a dhéanamh ar fheidhmíocht cadhnraí éagsúla ná plota Lagone.

Braitheann voltas agus cumas na ceallraí ar theocht. (Íomhá: Richtek)

Ceapacha locháin

Déanann an léaráid Lagoon comparáid idir cumhacht shonrach agus fuinneamh sonrach na dteicneolaíochtaí stórála fuinnimh éagsúla. Mar shampla, nuair a bhíonn cadhnraí feithiclí leictreacha á mbreithniú, tá baint ag fuinneamh ar leith le raon, agus comhfhreagraíonn cumhacht sonrach le feidhmíocht luasghéaraithe.

Léaráid Ragone a dhéanann comparáid idir an gaol idir fuinneamh sonrach agus cumhacht sonrach na dteicneolaíochtaí éagsúla. (Íomhá: Researchgate)

Tá an léaráid Lagoon bunaithe ar dhlús fuinnimh mais agus dlús cumhachta, agus ní chuimsíonn sé aon fhaisnéis a bhaineann le paraiméadair toirte. Cé gur fhorbair an metallurgist David V. Lagone na cairteacha seo chun feidhmíocht cheimic ceallraí éagsúla a chur i gcomparáid, tá cairt Lagone oiriúnach freisin chun aon sraith feistí stórála agus fuinnimh fuinnimh a chur i gcomparáid, mar shampla innill, tuirbíní gáis, agus cealla breosla.

Is é an cóimheas idir an fuinneamh sonrach ar an Y-ais agus an chumhacht shonrach ar an X-ais líon na n-uaireanta a oibríonn an gléas ag cumhacht rátáilte. Ní chuireann méid na feiste isteach ar an gcaidreamh seo, toisc go mbeidh cumas cumhachta agus fuinnimh níos airde ag feistí níos mó go comhréireach. Is líne dhíreach é an cuar isocrónach a sheasann d’am tairiseach oibriúcháin ar léaráid an Mharlaigh.

Achoimre

Tá sé tábhachtach tuiscint a fháil ar chuar urscaoilte ceallraí agus na paraiméadair éagsúla a chomhdhéanann an teaghlach cuar urscaoilte a bhaineann le ceimic ceallraí ar leith. Mar gheall ar na córais casta leictriceimiceach agus teirmidinimice, tá cuair urscaoilte na gcadhnraí casta freisin, ach níl iontu ach bealach chun comhbhabhtáil feidhmíochta idir ceimic agus struchtúir ceallraí éagsúla a thuiscint.