बेलनाकार ब्याट्रीहरूको पोल प्लेट आयामहरूको डिजाइनको लागि सामान्य समाधान सम्बन्ध

बेलनाकार ब्याट्रीहरूको पोल प्लेट आयामहरूको डिजाइनको लागि सामान्य समाधान सम्बन्ध

लिथियम ब्याट्रीहरूलाई तिनीहरूको प्याकेजिङ विधि र आकारहरूको आधारमा वर्ग, नरम प्याक, र बेलनाकार ब्याट्रीहरूमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ। ती मध्ये, बेलनाकार ब्याट्रीहरूमा राम्रो स्थिरता, उच्च उत्पादन दक्षता, र कम उत्पादन लागत जस्ता मुख्य फाइदाहरू छन्। तिनीहरूको 1991 मा स्थापना भएको 30 वर्ष भन्दा बढीको विकास इतिहास छ। हालैका वर्षहरूमा, टेस्लाको सबै पोल इयर टेक्नोलोजीको रिलीज संग, पावर ब्याट्री र ऊर्जा भण्डारण को क्षेत्र मा ठूला बेलनाकार ब्याट्री को उपयोग को गति बढ्यो, एक अनुसन्धान बन्यो। प्रमुख लिथियम ब्याट्री कम्पनीहरूको लागि हटस्पट।

चित्र १: विभिन्न आकारका लिथियम ब्याट्रीहरूको एकल र प्रणाली स्तरहरूमा प्रदर्शनको तुलना

बेलनाकार ब्याट्री खोल एक इस्पात खोल, एक एल्युमिनियम खोल, वा एक नरम प्याकेज हुन सक्छ। यसको सामान्य विशेषता भनेको निर्माण प्रक्रियाले घुमाउरो टेक्नोलोजी अपनाउँछ, जसले घुमाउरो सुईलाई कोरको रूपमा प्रयोग गर्दछ र घुमाउरो सुईलाई तहमा घुमाउन र आइसोलेशन फिल्म र इलेक्ट्रोड प्लेटलाई सँगै लपेट्छ, अन्ततः अपेक्षाकृत समान बेलनाकार घुमाउरो कोर बनाउँछ। निम्न चित्रमा देखाइए अनुसार, एक सामान्य घुमाउरो प्रक्रिया निम्नानुसार छ: पहिले, घुमाउरो सुईले डायाफ्रामको प्रि-वाइन्डिङको लागि डायाफ्रामलाई क्ल्याम्प गर्दछ, त्यसपछि नकारात्मक इलेक्ट्रोडलाई नकारात्मक इलेक्ट्रोडको प्रि-वाइन्डिङको लागि अलगाव फिल्मको दुई तहहरू बीच सम्मिलित गरिन्छ, र त्यसपछि सकारात्मक इलेक्ट्रोड उच्च गति घुमाउरो लागि सम्मिलित छ। घुमाउरो पूरा भएपछि, काट्ने संयन्त्रले इलेक्ट्रोड र डायाफ्राम काट्छ, र अन्तमा, आकार ठीक गर्नको लागि टाँसिएको टेपको तह अन्तमा लागू गरिन्छ।

चित्र २: घुमाउरो प्रक्रियाको योजनाबद्ध रेखाचित्र

घुमाउरो पछि कोर व्यास को नियन्त्रण महत्वपूर्ण छ। यदि व्यास धेरै ठूलो छ भने, यसलाई भेला गर्न सकिँदैन, र यदि व्यास धेरै सानो छ भने, ठाउँको बर्बादी छ। त्यसैले, कोर व्यास को सही डिजाइन महत्वपूर्ण छ। सौभाग्यवश, बेलनाकार ब्याट्रीहरू अपेक्षाकृत नियमित ज्यामितिहरू हुन्, र इलेक्ट्रोड र डायाफ्रामको प्रत्येक तहको परिधि सर्कल अनुमान गरेर गणना गर्न सकिन्छ। अन्तमा, इलेक्ट्रोडको कुल लम्बाइ क्षमता डिजाइन प्राप्त गर्न संचित गर्न सकिन्छ। सुईको व्यास, इलेक्ट्रोड तह नम्बर, र डायाफ्राम तह संख्याको संचित मानहरू घाउको कोरको व्यास हुन्। यो ध्यान दिनुपर्छ कि लिथियम-आयन ब्याट्री डिजाइन को मुख्य तत्व क्षमता डिजाइन र आकार डिजाइन हो। थप रूपमा, सैद्धान्तिक गणनाहरू मार्फत, हामी टाउको, पुच्छर वा केन्द्रमा सीमित नभएको कुण्डल कोरको कुनै पनि स्थानमा पोल इयर डिजाइन गर्न सक्छौं, र बेलनाकार ब्याट्रीहरूको लागि बहु ध्रुव कान र सबै पोल इयरको डिजाइन विधिहरू पनि कभर गर्न सक्छौं। ।

इलेक्ट्रोड लम्बाइ र कोर व्यास को मुद्दाहरु को अन्वेषण गर्न को लागी, हामीले पहिले तीन प्रक्रियाहरु को अध्ययन गर्न आवश्यक छ: अलगाव फिल्म को अनन्त पूर्व वाइन्डिंग, नकारात्मक इलेक्ट्रोड को अनन्त पूर्व घुमावट, र सकारात्मक इलेक्ट्रोड को अनन्त घुमावट। कुण्डल सुईको व्यास p मान्दै, आइसोलेशन फिल्मको मोटाई s हो, नकारात्मक इलेक्ट्रोडको मोटाई a हो, र सकारात्मक इलेक्ट्रोडको मोटाई c हो, सबै मिलिमिटरमा।

• अलगाव झिल्ली को अनन्त पूर्व घुमाउरो प्रक्रिया

डायाफ्रामको पूर्व घुमाउरो प्रक्रियामा, डायाफ्रामका दुई तहहरू एकैसाथ घाउ हुन्छन्, त्यसैले घुमाउरो प्रक्रियाको क्रममा बाहिरी डायाफ्रामको व्यास सधैं भित्री डायाफ्राम भन्दा डायफ्राम मोटाई (+1s) को एक थप तह हुन्छ। भित्री डायाफ्राम घुमाउरोको प्रारम्भिक व्यास अघिल्लो घुमाउरो को अन्त व्यास हो, र डायाफ्राम को प्रत्येक पूर्व घुमाउरो को लागी, कोर व्यास डायाफ्राम मोटाई (+4s) को चार तहहरु द्वारा बढ्छ।

परिशिष्ट १: आइसोलेशन झिल्लीको अनन्त पूर्व घुमाउरो प्रक्रियाको व्यास भिन्नता कानून

• नकारात्मक इलेक्ट्रोडको अनन्त पूर्व घुमाउरो प्रक्रिया

नकारात्मक इलेक्ट्रोडको पूर्व घुमाउरो प्रक्रियाको क्रममा, नकारात्मक इलेक्ट्रोडको तह थपिएको कारण, घुमाउने प्रक्रियाको क्रममा बाहिरी डायाफ्रामको व्यास सधैं भित्री डायाफ्रामको मोटाई भन्दा एक तह र नकारात्मक इलेक्ट्रोडको एक तह ( +1s+1a), र भित्री डायाफ्राम घुमावटको प्रारम्भिक व्यास सधैं अघिल्लो सर्कलको अन्त्य व्यास बराबर हुन्छ। यस समयमा, नकारात्मक इलेक्ट्रोडको प्रत्येक पूर्व घुमाउरो लागि, कोर व्यास डायाफ्रामको चार तह र नकारात्मक इलेक्ट्रोड मोटाई (+4s + 2a) को दुई तहले बढ्छ।

परिशिष्ट २: नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्लेटको अनन्त पूर्व घुमाउरो प्रक्रियाको व्यास भिन्नता कानून

सकारात्मक इलेक्ट्रोड प्लेट को अनन्त घुमावदार प्रक्रिया

सकारात्मक इलेक्ट्रोडको घुमाउरो प्रक्रियाको क्रममा, सकारात्मक इलेक्ट्रोडको नयाँ तह थपिएको कारण, सकारात्मक इलेक्ट्रोडको प्रारम्भिक व्यास सधैं अघिल्लो सर्कलको अन्तिम व्यास बराबर हुन्छ, जबकि भित्री डायाफ्राम घुमावटको प्रारम्भिक व्यास हुन्छ। अघिल्लो सर्कलको अन्तिम व्यास र सकारात्मक इलेक्ट्रोड (+1c) को एक तहको मोटाई। यद्यपि, बाहिरी डायाफ्रामको घुमाउरो प्रक्रियामा, व्यास सधैं भित्री डायाफ्रामको मोटाई र नकारात्मक इलेक्ट्रोडको एक तह (+1s + 1a) भन्दा एक तह मात्र बढी हुन्छ। यस समयमा, नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्रत्येक सर्कलको लागि पूर्व घाउ छ, कोइल कोरको व्यास डायाफ्रामको 4 तहहरू, नकारात्मक इलेक्ट्रोडको 2 तहहरू, र सकारात्मक इलेक्ट्रोड मोटाईको 2 तहहरू (+4s + 2s + 2a) ले बढ्छ।

परिशिष्ट ३: अनन्त घुमाउरो प्रक्रियाको क्रममा सकारात्मक इलेक्ट्रोडको व्यास भिन्नता कानून

माथि, डायाफ्राम र इलेक्ट्रोड प्लेटको अनन्त घुमाउने प्रक्रियाको विश्लेषणको माध्यमबाट, हामीले कोर व्यास र इलेक्ट्रोड प्लेट लम्बाइको भिन्नता ढाँचा प्राप्त गरेका छौं। यो तह तह विश्लेषणात्मक गणना विधि इलेक्ट्रोड कान (एकल ध्रुव कान, बहुध्रुव कान, र पूर्ण ध्रुव कान सहित) को स्थिति को सही व्यवस्था गर्न को लागी अनुकूल छ, तर घुमाउने प्रक्रिया अझै समाप्त भएको छैन। यस बिन्दुमा, सकारात्मक इलेक्ट्रोड प्लेट, नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्लेट, र अलगाव फिल्म फ्लश अवस्थामा छन्। ब्याट्री डिजाइनको आधारभूत सिद्धान्त भनेको नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्लेटलाई पूर्ण रूपमा ढाक्नको लागि अलगाव फिल्म आवश्यक छ र नकारात्मक इलेक्ट्रोडले पनि सकारात्मक इलेक्ट्रोडलाई पूर्ण रूपमा कभर गर्नुपर्दछ।

चित्र ३: बेलनाकार ब्याट्री कोइल संरचना र बन्द गर्ने प्रक्रियाको योजनाबद्ध रेखाचित्र

त्यसकारण, कोर नकारात्मक इलेक्ट्रोड र अलगाव फिल्म घुमाउने मुद्दालाई थप अन्वेषण गर्न आवश्यक छ। स्पष्ट रूपमा, सकारात्मक इलेक्ट्रोड पहिले नै घाउ भइसकेको हुनाले, र यो भन्दा पहिले, सकारात्मक इलेक्ट्रोडको प्रारम्भिक व्यास सधैं अघिल्लो सर्कलको अन्तिम व्यास बराबर हुन्छ, भित्री तह डायाफ्रामको प्रारम्भिक व्यासले अघिल्लो सर्कलको अन्त्य व्यासलाई प्रतिस्थापन गर्दछ। । यस आधारमा, नकारात्मक इलेक्ट्रोडको प्रारम्भिक व्यासले डायाफ्रामको एक तह (+1s) को मोटाई बढाउँछ, नकारात्मक इलेक्ट्रोड मोटाई (+1s+1a) को एक थप तहले बाहिरी डायाफ्रामको प्रारम्भिक व्यास बढाउँछ।

परिशिष्ट ४: बेलनाकार ब्याट्रीको घुमाउरो प्रक्रियामा इलेक्ट्रोड र डायाफ्रामको व्यास र लम्बाइमा हुने भिन्नताहरू

अहिलेसम्म, हामीले कुनै पनि संख्याको घुमाउरो चक्र अन्तर्गत सकारात्मक प्लेट, नकारात्मक प्लेट र आइसोलेसन फिल्मको लम्बाइको गणितीय अभिव्यक्ति प्राप्त गरेका छौं। मानौं कि डायाफ्राम पूर्व घाउ m+1 चक्र हो, नकारात्मक प्लेट पूर्व घाउ n+1 चक्र हो, सकारात्मक प्लेट घाउ x+1 चक्र हो, र नकारात्मक प्लेटको केन्द्रीय कोण θ° हो, अलगावको केन्द्रीय कोण फिल्म घुमाउरो β ° हो, त्यसपछि निम्न सम्बन्ध छ:

इलेक्ट्रोड र डायाफ्राम तहहरूको संख्याको निर्धारणले इलेक्ट्रोड र डायाफ्रामको लम्बाइ मात्र निर्धारण गर्दैन, जसले बारीमा क्षमता डिजाइनलाई असर गर्छ, तर कुण्डल कोरको अन्तिम व्यास पनि निर्धारण गर्दछ, कुण्डल कोरको विधानसभा जोखिमलाई धेरै कम गर्दछ। यद्यपि हामीले घुमाउरो पछि कोरको व्यास प्राप्त गर्यौं, हामीले पोल इयरको मोटाई र अन्तिम टाँस्ने कागजलाई विचार गरेनौं। सकारात्मक कानको मोटाई ट्याब हो भनी मान्दै, नकारात्मक कानको मोटाई ट्याबा हो, र अन्तिम टाँस्ने 1 सर्कल हो र ओभरल्यापिंग क्षेत्रले पोल इयरको स्थितिलाई बेवास्ता गर्दछ, g को मोटाईको साथ। त्यसैले, कोर को अन्तिम व्यास हो:

माथिको सूत्र बेलनाकार ब्याट्री इलेक्ट्रोड प्लेट को डिजाइन को लागी सामान्य समाधान सम्बन्ध हो। यसले इलेक्ट्रोड प्लेट लम्बाइ, डायाफ्राम लम्बाइ, र कुण्डल कोर व्यासको समस्या निर्धारण गर्दछ, र मात्रात्मक रूपमा तिनीहरू बीचको सम्बन्धलाई वर्णन गर्दछ, डिजाइन शुद्धतामा धेरै सुधार गर्दै र उत्कृष्ट व्यावहारिक अनुप्रयोग मूल्य भएको।

अन्तमा, हामीले के समाधान गर्न आवश्यक छ पोल कानहरू व्यवस्थित गर्ने समस्या हो। सामान्यतया, त्यहाँ एक पोल टुक्रामा एक वा दुई ध्रुव कान वा तीन ध्रुव कानहरू हुन्छन्, जुन पोल कानको सानो संख्या हो। ट्याब लीड पोल टुक्रा को सतह मा वेल्डेड छ। यद्यपि यसले पोल टुक्रा लम्बाइ डिजाइनको शुद्धतालाई केही हदसम्म असर गर्न सक्छ (व्यासलाई असर नगरी), ट्याब लीड सामान्यतया साँघुरो हुन्छ र यसले कम प्रभाव पार्छ, त्यसैले, यस लेखमा प्रस्तावित बेलनाकार ब्याट्रीहरूको आकार डिजाइनको लागि सामान्य समाधान सूत्र। यस मुद्दालाई बेवास्ता गर्दछ।

चित्र 4: सकारात्मक र नकारात्मक कान स्थिति को रूपरेखा

माथिको रेखाचित्र पोल लग्सको प्लेसमेन्टको योजनाबद्ध रेखाचित्र हो। पोल टुक्रा आकारको पहिले प्रस्तावित सामान्य सम्बन्धको आधारमा, हामी घुमाउरो प्रक्रियाको क्रममा पोल टुक्राहरूको प्रत्येक तहको लम्बाइ र व्यास परिवर्तनहरू स्पष्ट रूपमा बुझ्न सक्छौं। त्यसकारण, पोल लगहरू व्यवस्थित गर्दा, सकारात्मक र नकारात्मक लगहरू एकल पोल लगको मामलामा पोल टुक्राको लक्ष्य स्थितिमा सही रूपमा व्यवस्थित गर्न सकिन्छ, जबकि बहु वा पूर्ण पोल लगहरूको मामलामा, यो सामान्यतया पङ्क्तिबद्ध गर्न आवश्यक छ। पोल लग्सका धेरै तहहरू, यस आधारमा, हामीले लगको प्रत्येक तहको निश्चित कोणबाट मात्र विचलित हुन आवश्यक छ, ताकि लगको प्रत्येक तहको व्यवस्था स्थिति प्राप्त गर्न सकिन्छ। घुमाउरो प्रक्रियाको क्रममा घुमाउरो कोरको व्यास बिस्तारै बढ्दै जाँदा, लगको समग्र व्यवस्था दूरी π (4s+2a+2c) को सहिष्णुताको साथ अंकगणितीय प्रगतिद्वारा लगभग परिवर्तन हुन्छ।

कुण्डल कोरको व्यास र लम्बाइमा इलेक्ट्रोड प्लेटहरू र डायाफ्रामहरूको मोटाईको उतार-चढावको प्रभावको थप अनुसन्धान गर्न, उदाहरणको रूपमा 4680 ठूलो बेलनाकार पूर्ण इलेक्ट्रोड इयर सेललाई लिएर, कुण्डल सुईको व्यास 1mm छ भनी मान्दै, कोइलको मोटाई। बन्द गर्ने टेप 16um हो, आइसोलेसन फिल्मको मोटाई 10um हो, सकारात्मक इलेक्ट्रोड प्लेटको कोल्ड प्रेसिंग मोटाई 171um हो, वाइन्डिंगको समयमा मोटाई 174um हो, नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्लेटको चिसो प्रेसिंग मोटाई 249um हो, घुमाउने समयमा मोटाई हुन्छ। 255um छ, र दुबै डायाफ्राम र नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्लेटहरू 2 घुम्नका लागि पूर्व रोल गरिएको छ। गणनाले देखाउँछ कि सकारात्मक इलेक्ट्रोड प्लेट 3371.6mm को लम्बाइको साथ 47 पालोको लागि घाउ छ, नकारात्मक इलेक्ट्रोड 49.5 पटक घाउ छ, 3449.7mm को लम्बाई र 44.69mm को व्यास पछि घुमाइयो।

चित्र 5: कोर व्यास र ध्रुव लम्बाइ मा पोल र डायाफ्राम को मोटाई अस्थिरता को प्रभाव

माथिको चित्रबाट, यो सहज रूपमा देख्न सकिन्छ कि पोल टुक्रा र डायाफ्रामको मोटाईको उतार-चढ़ावले कुण्डल कोरको व्यास र लम्बाइमा निश्चित प्रभाव पार्छ। जब पोल टुक्राको मोटाई 1um द्वारा विचलित हुन्छ, कुंडल कोरको व्यास र लम्बाइ लगभग 0.2% ले बढ्छ, जबकि डायाफ्रामको मोटाई 1um द्वारा विचलित हुँदा, कुण्डल कोरको व्यास र लम्बाइ लगभग 0.5% ले बढ्छ। तसर्थ, कुण्डली कोरको व्यासको स्थिरता नियन्त्रण गर्न, पोल टुक्रा र डायाफ्रामको उतार-चढ़ावलाई सकेसम्म कम गरिनुपर्छ, र इलेक्ट्रोड प्लेट र समयको रिबाउन्ड बीचको सम्बन्ध पनि सङ्कलन गर्न आवश्यक छ। सेल डिजाइन प्रक्रियामा सहयोग गर्न कोल्ड प्रेसिंग र घुमाउरो बीच।



सारांश

1. क्षमता डिजाइन र व्यास डिजाइन बेलनाकार लिथियम ब्याट्री को लागी निम्न स्तर डिजाइन तर्क हो। क्षमता डिजाइनको कुञ्जी इलेक्ट्रोडको लम्बाइमा हुन्छ, जबकि व्यास डिजाइनको कुञ्जी तहहरूको संख्याको विश्लेषणमा हुन्छ।
2. पोल इयर पोजिसनहरूको व्यवस्था पनि महत्त्वपूर्ण छ। बहु ध्रुव कान वा पूर्ण ध्रुव कान संरचनाहरूको लागि, पोल इयर पङ्क्तिबद्धता ब्याट्री सेलको डिजाइन क्षमता र प्रक्रिया नियन्त्रण क्षमताको मूल्याङ्कन गर्न मापदण्डको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। तह विश्लेषणको विधिले पोल इयर स्थिति व्यवस्था र पङ्क्तिबद्धताको आवश्यकताहरू राम्रोसँग पूरा गर्न सक्छ।