ఎలక్ట్రిక్ వెహికల్ బ్యాటరీల గురించి మీరు తెలుసుకోవాలనుకుంటున్నారు

ఎలక్ట్రిక్ కారు యొక్క వేగం, మైలేజ్, టార్క్ మరియు అన్ని ముఖ్యమైన పారామితులు మోటారు యొక్క స్పెసిఫికేషన్ మరియు కారులో ఉపయోగించే బ్యాటరీ ప్యాక్ మీద మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటాయి. శక్తివంతమైన మోటారును ఉపయోగించడం పెద్ద విషయం కాదు, బ్యాటరీ ప్యాక్ రూపకల్పనతో సమస్య ఉంది, ఇది మోటారుకు ఆయుష్షును దిగజార్చకుండా ఎక్కువ కాలం విద్యుత్తును అందించగలదు. వోల్టేజ్ మరియు ప్రస్తుత డిమాండ్‌ను ఎదుర్కోవటానికి EV తయారీదారులు వందల కాకపోయినా వేలాది కణాలను కలిపి ఒకే కారు కోసం బ్యాటరీ ప్యాక్‌ను రూపొందించాలి. ఒక ఆలోచన ఇవ్వడానికి టెస్లా మోడల్ ఎస్ సుమారు 7,104 కణాలు మరియు నిస్సాన్ ఆకులో 600 కణాలు ఉన్నాయి. ఈ పెద్ద సంఖ్య లిథియం కణాల అస్థిర స్వభావంతో పాటు ఎలక్ట్రిక్ కారు కోసం బ్యాటరీ ప్యాక్ రూపకల్పన చేయడం కష్టతరం చేస్తుంది. ఈ వ్యాసంలో ఎలక్ట్రిక్ వెహికల్ బ్యాటరీ ప్యాక్ EV కోసం ఎలా రూపొందించబడిందో అన్వేషించండిమరియు బ్యాటరీలతో సంబంధం ఉన్న ముఖ్యమైన పారామితులు ఏమిటి?

ఎలక్ట్రిక్ వెహికల్ బ్యాటరీ ప్యాక్ లోపల ఏమిటి?

మీరు ఇంట్రడక్షన్ టు ఎలక్ట్రిక్ వెహికల్ కథనాన్ని చదివి ఉంటే మీరు ఇప్పుడు ప్రశ్నకు సమాధానం ఇచ్చేవారు. క్రొత్త వ్యక్తుల కోసం నాకు త్వరగా రీ క్యాప్ ఇవ్వండి. దిగువ చిత్రం నిస్సాన్ లీఫ్ యొక్క బ్యాటరీ ప్యాక్ దాని ప్యాక్ నుండి సెల్ స్థాయికి విడదీయబడిందని చూపిస్తుంది.

ఆధునిక ఎలక్ట్రిక్ కార్లు కొన్ని స్పష్టమైన కారణాల వల్ల తమ కార్లను శక్తివంతం చేయడానికి లిథియం బ్యాటరీలను ఉపయోగిస్తాయి, ఈ కథనంలో మేము తరువాత చర్చిస్తాము. కానీ, ఈ లిథియం బ్యాటరీలు ఒక్కో సెల్‌కు 3.7V మాత్రమే కలిగి ఉంటాయి, అయితే EV కారుకు 300V దగ్గర ఎక్కడో అవసరం. అటువంటి అధిక వోల్టేజ్ సాధించడానికి మరియు ఆహ్ రేటింగ్ లిథియం కణాలు సిరీస్ మరియు సమాంతర కలయికతో కలిపి మాడ్యూళ్ళను ఏర్పరుస్తాయి మరియు ఈ మాడ్యూళ్ళతో పాటు కొన్ని రక్షణ సర్క్యూట్లు (బిఎంఎస్) మరియు శీతలీకరణ వ్యవస్థ పైన చూపిన విధంగా సమిష్టిగా బ్యాటరీ ప్యాక్ అని పిలువబడే యాంత్రిక కేసింగ్‌లో అమర్చబడి ఉంటాయి.

బ్యాటరీల రకాలు

చాలా కార్లు లిథియం బ్యాటరీలను ఉపయోగిస్తుండగా, మేము దీనికి మాత్రమే పరిమితం కాలేదు. అనేక రకాల బ్యాటరీ కెమిస్ట్రీ అందుబాటులో ఉంది. విస్తృతంగా బ్యాటరీలను మూడు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.

ప్రాథమిక బ్యాటరీలు: ఇవి పునర్వినియోగపరచలేని బ్యాటరీలు. అంటే ఇది రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చగలదు మరియు వైస్-వెర్సా కాదు. బొమ్మలు మరియు రిమోట్ నియంత్రణల కోసం ఆల్కలీన్ బ్యాటరీలు (AA, AAA) ఉపయోగించడం దీనికి ఉదాహరణ.

సెకండరీ బ్యాటరీలు: ఎలక్ట్రికల్ వాహనాల కోసం మనకు ఆసక్తి ఉన్న బ్యాటరీలు ఇవి. ఇది రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా EV కి శక్తిగా మార్చగలదు మరియు ఛార్జింగ్ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రికల్ ఎనర్జీని రసాయన శక్తిగా మార్చగలదు. ఈ బ్యాటరీలను సాధారణంగా మొబైల్ ఫోన్లు, EV లు మరియు ఇతర పోర్టబుల్ ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో ఉపయోగిస్తారు.

రిజర్వ్ బ్యాటరీలు: ఇవి చాలా ప్రత్యేకమైన అనువర్తనంలో ఉపయోగించే ప్రత్యేక రకం బ్యాటరీలు. పేరు చెప్పినట్లుగా, బ్యాటరీలను దాని జీవితకాలంలో ఎక్కువ భాగం రిజర్వ్ (స్టాండ్‌బై) గా ఉంచుతారు మరియు అందువల్ల చాలా తక్కువ స్వీయ-ఉత్సర్గ రేటు ఉంటుంది. లైఫ్ వెస్ట్ బ్యాటరీలు దీనికి ఉదాహరణ.

బ్యాటరీ యొక్క ప్రాథమిక కెమిస్ట్రీ

ముందే చెప్పినట్లుగా బ్యాటరీల కోసం అనేక రకాల కెమిస్ట్రీలు అందుబాటులో ఉన్నాయి. ప్రతి రసాయన శాస్త్రానికి దాని స్వంత లాభాలు ఉన్నాయి. కెమిస్ట్రీ రకంతో సంబంధం లేకుండా అన్ని బ్యాటరీలకు సాధారణమైన కొన్ని విషయాలు ఉన్నాయి, దాని కెమిస్ట్రీలో పెద్దగా ప్రవేశించకుండా వాటిని పరిశీలిద్దాం.

బ్యాటరీలో మూడు ప్రధాన పొరలు ఉన్నాయి, అవి కాథోడ్, యానోడ్ మరియు సెపరేటర్. కాథోడ్ బ్యాటరీ యొక్క సానుకూల పొర మరియు యానోడ్ బ్యాటరీ యొక్క ప్రతికూల పొర. బ్యాటరీ టెర్మినల్స్కు ఒక లోడ్ కనెక్ట్ అయినప్పుడు, ప్రస్తుత (ఎలక్ట్రాన్లు) యానోడ్ నుండి కాథోడ్కు ప్రవహిస్తాయి. అదేవిధంగా ఛార్జర్ బ్యాటరీ టెర్మినల్‌లకు అనుసంధానించబడినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం తిరగబడుతుంది, అంటే పై చిత్రంలో చూపిన విధంగా కాథోడ్ నుండి యానోడ్ వరకు.

ఏదైనా బ్యాటరీ పనిచేయాలంటే ఆక్సీకరణ-తగ్గింపు ప్రతిచర్య అనే రసాయన ప్రతిచర్య జరగాలి. కొన్నిసార్లు రెడాక్స్ రియాక్షన్ అని కూడా పిలుస్తారు. ఈ ప్రతిచర్య ఎలక్ట్రోలైట్ (సెపరేటర్) ద్వారా బ్యాటరీ యొక్క యానోడ్ మరియు కాథోడ్ మధ్య జరుగుతుంది. బ్యాటరీ యొక్క యానోడ్ వైపు ఎలక్ట్రాన్లను పొందటానికి సిద్ధంగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల ఆక్సీకరణ చర్య సంభవిస్తుంది మరియు బ్యాటరీ యొక్క కాథోడ్ వైపు ఎలక్ట్రాన్లను వదులుకోవడానికి సిద్ధంగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల తగ్గింపు ప్రతిచర్య జరుగుతుంది. ఈ ప్రతిచర్య కారణంగా అయాన్లు కాథోడ్ నుండి బ్యాటరీ యొక్క యానోడ్ వైపుకు సెపరేటర్ ద్వారా బదిలీ చేయబడతాయి. ఫలితంగా యానోడ్‌లో ఎక్కువ అయాన్లు పేరుకుపోతాయి. ఈ యానోడ్‌ను తటస్తం చేయడానికి ఎలక్ట్రాన్‌లను దాని వైపు నుండి కాథోడ్‌కు నెట్టాలి.

కానీ సెపరేటర్ దాని ద్వారా అయాన్ల ప్రవాహాన్ని మాత్రమే అనుమతిస్తుంది మరియు యానోడ్ నుండి కాథోడ్ వరకు ఏదైనా ఎలక్ట్రాన్ కదలికను అడ్డుకుంటుంది. కాబట్టి బ్యాటరీ ఎలక్ట్రాన్లను బదిలీ చేయగల ఏకైక మార్గం దాని బాహ్య టెర్మినల్స్ ద్వారానే, అందువల్ల మనం బ్యాటరీ యొక్క టెర్మినల్స్కు ఒక లోడ్ను కనెక్ట్ చేసినప్పుడు మనకు ప్రస్తుత (ఎలక్ట్రాన్లు) ప్రవహించే ఆలోచన వస్తుంది.

లిథియం బ్యాటరీ కెమిస్ట్రీ ఫండమెంటల్స్

మేము లిథియం బ్యాటరీలపై చర్చించబోతున్నాం ఎందుకంటే అవి EV కి ఎక్కువ ఇష్టపడే బ్యాటరీ కాబట్టి దాని కెమిస్ట్రీపై కొంచెం ఎక్కువ తీయవచ్చు. లిథియం బ్యాటరీలలో మళ్ళీ చాలా రకాలు ఉన్నాయి, లిథియం నికెల్ కోబాల్ట్ అల్యూమినియం (ఎన్‌సిఎ), లిథియం-నికెల్ మాంగనీస్ కోబాల్ట్ (ఎన్‌ఎంసి), లిథియం-మాంగనీస్ స్పినెల్ (ఎల్‌ఎంఓ), లిథియం టైటనేట్ (ఎల్‌టిఒ), లిథియం-ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (ఎల్‌ఎఫ్‌పి) సాధారణమైనవి. ప్రతి కెమిస్ట్రీకి దాని స్వంత లక్షణాలు ఉన్నాయి, ఇవి బోస్టన్ కన్సల్టింగ్ గ్రూప్ చేత క్రింద ఉన్న చిత్రాలను చక్కగా వివరిస్తాయి.

వీటిలో లిథియం నికెల్ కోబాల్ట్ అల్యూమినియం తక్కువ ఖర్చుతో ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ వ్యాసంలో తరువాత ఈ పారామితులలో మరిన్నింటిని పొందుతాము. మీరు ఇక్కడ గమనించదగ్గ ఒక సాధారణ విషయం ఏమిటంటే అన్ని బ్యాటరీలలో లిథియం ఉంటుంది. దీనికి కారణం లిథియం యొక్క ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్. తటస్థ లిథియం లోహ అణువు క్రింద చూపబడింది.

ఇది మూడు అణువుల సంఖ్యను కలిగి ఉంది, అంటే మూడు ఎలక్ట్రాన్లు దాని కేంద్రకం చుట్టూ ఉంటాయి మరియు బయటి షెల్‌లో ఒకే వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ ఉంటుంది. ప్రతిచర్య సమయంలో ఈ వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ బయటకు తీయబడుతుంది, తద్వారా మనకు ఒక ఎలక్ట్రాన్ మరియు రెండు ఎలక్ట్రాన్లతో లిథియం అయాన్ ఇవ్వబడుతుంది. ఇంతకుముందు చర్చించినట్లుగా, ఎలక్ట్రాన్ బ్యాటరీ యొక్క బయటి టెర్మినల్స్ ద్వారా ప్రవాహంగా ప్రవహిస్తుంది మరియు రెడాక్స్ ప్రతిచర్య సమయంలో ఎలక్ట్రోలైట్ (సెపరేటర్) అయితే లిథియం అయాన్ ప్రవహిస్తుంది.

ఎలక్ట్రికల్ వెహికల్ బ్యాటరీల ప్రాథమికాలు

బ్యాటరీ ఎలా పనిచేస్తుందో మరియు ఎలక్ట్రిక్ వాహనంలో ఎలా ఉపయోగించబడుతుందో ఇప్పుడు మనకు తెలుసు, కాని ఇక్కడ నుండి కొనసాగడానికి బ్యాటరీ ప్యాక్ రూపకల్పన చేసేటప్పుడు సాధారణంగా ఉపయోగించే కొన్ని ప్రాథమిక పరిభాషలను అర్థం చేసుకోవాలి. వాటిని చర్చించుకుందాం…

వోల్టేజ్ రేటింగ్: బ్యాటరీపై గుర్తించబడిన రెండు సాధారణ రేటింగ్ దాని వోల్టేజ్ రేటింగ్ మరియు ఆహ్ రేటింగ్. లీడ్ యాసిడ్ బ్యాటరీలు సాధారణంగా 12 వి మరియు లిథియం బ్యాటరీలు 3.7 వి. దీనిని బ్యాటరీ యొక్క నామమాత్రపు వోల్టేజ్ అంటారు. దీని అర్థం బ్యాటరీ తన టెర్మినల్స్ అంతటా 3.7 విని అందిస్తుంది. బ్యాటరీ సామర్థ్యం ఆధారంగా వోల్టేజ్ విలువ మారుతుంది. మేము చర్చిస్తాము