পলিমার লিথিয়াম ব্যাটারি যে পরিবেশে ব্যবহৃত হয়, তা-ও এর সাইকেল লাইফকে প্রভাবিত করার ক্ষেত্রে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এদের মধ্যে, পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা খুব কম বা খুব বেশি হলে তা লি-পলিমার ব্যাটারির সাইকেল লাইফকে প্রভাবিত করতে পারে। পাওয়ার ব্যাটারি অ্যাপ্লিকেশন এবং যেসব ক্ষেত্রে তাপমাত্রা একটি প্রধান প্রভাবক, সেসব ক্ষেত্রে ব্যাটারির কার্যকারিতা উন্নত করার জন্য লি-পলিমার ব্যাটারির থার্মাল ম্যানেজমেন্ট প্রয়োজন হয়।

লি-পলিমার ব্যাটারি প্যাকের অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা পরিবর্তনের কারণসমূহ

জন্যলি-পলিমার ব্যাটারিঅভ্যন্তরীণ তাপ উৎপাদন হলো বিক্রিয়া তাপ, পোলারাইজেশন তাপ এবং জুল তাপ। লি-পলিমার ব্যাটারির তাপমাত্রা বৃদ্ধির অন্যতম প্রধান কারণ হলো ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ রোধের কারণে সৃষ্ট তাপমাত্রা বৃদ্ধি। এছাড়াও, উত্তপ্ত সেল বডির ঘন সন্নিবেশের কারণে, মধ্যবর্তী অঞ্চলে বেশি তাপ জমা হয় এবং প্রান্তীয় অঞ্চলে কম তাপ উৎপন্ন হয়, যা লি-পলিমার ব্যাটারির প্রতিটি সেলের মধ্যে তাপমাত্রার ভারসাম্যহীনতা বাড়িয়ে তোলে।

পলিমার লিথিয়াম ব্যাটারির তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের পদ্ধতি

1. অভ্যন্তরীণ সমন্বয়

তাপমাত্রা সেন্সরটি এমন স্থানে স্থাপন করা হবে যেখানে তাপমাত্রার পরিবর্তন সবচেয়ে বেশি হয়, বিশেষ করে সর্বোচ্চ ও সর্বনিম্ন তাপমাত্রার জায়গায় এবং পলিমার লিথিয়াম ব্যাটারির তাপ সঞ্চয়ের সবচেয়ে শক্তিশালী কেন্দ্রস্থল।

1. বাহ্যিক নিয়ন্ত্রণ

শীতলীকরণ নিয়ন্ত্রণ: বর্তমানে, লি-পলিমার ব্যাটারির তাপ ব্যবস্থাপনা কাঠামোর জটিলতা বিবেচনা করে, বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই বায়ু-শীতলীকরণ পদ্ধতির মতো সরল কাঠামো গ্রহণ করা হয়। এবং তাপ নিঃসরণের সমরূপতা বিবেচনা করে, বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই সমান্তরাল বায়ুচলাচল পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়।

1. তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ: সবচেয়ে সহজ উত্তাপন কাঠামো হলো লি-পলিমার ব্যাটারির উপরে এবং নীচে হিটিং প্লেট যুক্ত করে উত্তাপন বাস্তবায়ন করা, প্রতিটি লি-পলিমার ব্যাটারির আগে এবং পরে একটি হিটিং লাইন থাকে অথবা ব্যাটারির চারপাশে হিটিং ফিল্ম মোড়ানো থাকে।লি-পলিমার ব্যাটারিগরম করার জন্য।

নিম্ন তাপমাত্রায় লিথিয়াম পলিমার ব্যাটারির ধারণক্ষমতা হ্রাসের প্রধান কারণগুলো হলো

1. দুর্বল ইলেক্ট্রোলাইট পরিবাহিতা, ডায়াফ্রামের দুর্বল সিক্ততা এবং/অথবা ভেদ্যতা, লিথিয়াম আয়নের ধীর স্থানান্তর, ইলেকট্রোড/ইলেক্ট্রোলাইট সংযোগস্থলে ধীর চার্জ স্থানান্তর হার, ইত্যাদি।

২. এছাড়াও, নিম্ন তাপমাত্রায় SEI মেমব্রেনের ইম্পিডেন্স বৃদ্ধি পায়, যা ইলেকট্রোড/ইলেকট্রোলাইট ইন্টারফেসের মধ্য দিয়ে লিথিয়াম আয়নের চলাচলের হার কমিয়ে দেয়। SEI ফিল্মের ইম্পিডেন্স বৃদ্ধির অন্যতম কারণ হলো, নিম্ন তাপমাত্রায় লিথিয়াম আয়নগুলোর পক্ষে নেগেটিভ ইলেকট্রোড থেকে বিচ্ছিন্ন হওয়া সহজ এবং সেগুলোকে প্রোথিত করা আরও কঠিন হয়ে পড়ে।

৩. চার্জ করার সময়, লিথিয়াম ধাতু আবির্ভূত হয় এবং ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে বিক্রিয়া করে মূল SEI ফিল্মটিকে ঢেকে একটি নতুন SEI ফিল্ম তৈরি করে, যা ব্যাটারির ইম্পিডেন্স বাড়িয়ে দেয় এবং ফলস্বরূপ ব্যাটারির ধারণক্ষমতা হ্রাস পায়।

লিথিয়াম পলিমার ব্যাটারির কর্মক্ষমতার উপর নিম্ন তাপমাত্রার প্রভাব

১. চার্জ এবং ডিসচার্জ কর্মক্ষমতার উপর নিম্ন তাপমাত্রার প্রভাব

তাপমাত্রা কমার সাথে সাথে গড় ডিসচার্জ ভোল্টেজ এবং ডিসচার্জ ক্ষমতালিথিয়াম পলিমার ব্যাটারিবিশেষ করে যখন তাপমাত্রা -২০ ℃ হয়, তখন ব্যাটারির ডিসচার্জ ক্ষমতা এবং গড় ডিসচার্জ ভোল্টেজ আরও দ্রুত হ্রাস পায়।

২. চক্রের কর্মক্ষমতার উপর নিম্ন তাপমাত্রা

-১০℃ তাপমাত্রায় ব্যাটারির ধারণক্ষমতা দ্রুত হ্রাস পায় এবং ১০০ সাইকেলের পর এর ধারণক্ষমতা ৪৭.৮% কমে মাত্র ৫৯mAh/g-এ দাঁড়ায়। নিম্ন তাপমাত্রায় ডিসচার্জ হওয়া ব্যাটারিটিকে ঘরের স্বাভাবিক তাপমাত্রায় চার্জিং ও ডিসচার্জিং করে পরীক্ষা করা হয় এবং এই সময়কালে এর ধারণক্ষমতা পুনরুদ্ধারের কার্যকারিতা যাচাই করা হয়। এতে এর ধারণক্ষমতা ৬৮% কমে ৭০.৮mAh/g-এ পুনরুদ্ধার হয়। এটি থেকে বোঝা যায় যে, ব্যাটারির ধারণক্ষমতা পুনরুদ্ধারের ক্ষেত্রে নিম্ন-তাপমাত্রার সাইকেলের প্রভাব বেশি।

৩. নিরাপত্তা কর্মক্ষমতার উপর নিম্ন তাপমাত্রার প্রভাব

পলিমার লিথিয়াম ব্যাটারির চার্জিং হলো এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে লিথিয়াম আয়ন পজিটিভ ইলেকট্রোড থেকে বেরিয়ে এসে নেগেটিভ ইলেকট্রোডে থাকা ইলেকট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে স্থানান্তরিত হয়। এই প্রক্রিয়ায় লিথিয়াম আয়নগুলো নেগেটিভ ইলেকট্রোডে পলিমারাইজড হয় এবং ছয়টি কার্বন পরমাণুর মাধ্যমে একটি লিথিয়াম আয়নকে আবদ্ধ করে। কম তাপমাত্রায়, রাসায়নিক বিক্রিয়ার সক্রিয়তা কমে যায় এবং লিথিয়াম আয়নের স্থানান্তর ধীর হয়ে পড়ে। নেগেটিভ ইলেকট্রোডের পৃষ্ঠে থাকা যে লিথিয়াম আয়নগুলো এখনও ইলেকট্রোডে আবদ্ধ হয়নি, সেগুলো বিজারিত হয়ে লিথিয়াম ধাতুতে পরিণত হয় এবং এর উপর অধঃক্ষেপ পড়ে লিথিয়াম ডেনড্রাইট তৈরি করে। এই ডেনড্রাইটগুলো সহজেই ডায়াফ্রাম ছিদ্র করে ব্যাটারিতে শর্ট সার্কিট ঘটাতে পারে, যা ব্যাটারির ক্ষতি করতে এবং নিরাপত্তাজনিত দুর্ঘটনার কারণ হতে পারে।

অবশেষে, আমরা আপনাকে আবারও মনে করিয়ে দিতে চাই যে লিথিয়াম পলিমার ব্যাটারি শীতকালে কম তাপমাত্রায় চার্জ না করাই ভালো। কম তাপমাত্রার কারণে, নেগেটিভ ইলেকট্রোডে জমা হওয়া লিথিয়াম আয়নগুলো আয়ন ক্রিস্টাল তৈরি করে, যা সরাসরি ডায়াফ্রামকে ছিদ্র করে দেয়। এর ফলে সাধারণত একটি মাইক্রো-শর্ট সার্কিট হয়, যা ব্যাটারির আয়ু ও কার্যক্ষমতাকে প্রভাবিত করে এবং গুরুতর ক্ষেত্রে সরাসরি বিস্ফোরণও ঘটতে পারে। তাই অনেকে মনে করেন যে শীতকালে পলিমার লিথিয়াম ব্যাটারি চার্জ করা উচিত নয়। এর কারণ হলো, ব্যাটারির ভেতরে থাকা ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমটি পণ্যের সুরক্ষার জন্য একটি ব্যবস্থা।