সিলিন্ড্রিকাল লি-আয়ন ব্যাটারি সম্পর্কে সম্পূর্ণ গাইড: প্রকার, কর্মদক্ষতা এবং প্রয়োগ

সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারিগুলিকে লিথিয়াম আয়রন ফসফেট, লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড, লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড, কোবাল্ট-ম্যাঙ্গানিজ হাইব্রিড এবং টারনারি উপাদানের মতো বিভিন্ন সিস্টেমে ভাগ করা হয়। আবরণকে ইস্পাতের আবরণ এবং পলিমার আবরণে ভাগ করা হয়। বিভিন্ন উপাদান সিস্টেমের বিভিন্ন সুবিধা রয়েছে।

সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারির মডেলগুলির সম্পূর্ণ তালিকা

সেল মডেল	নামমাত্র ভোল্টেজ	ধারণক্ষমতা (mAh)	চার্জিং তাপমাত্রা (°C)	ডিসচার্জ তাপমাত্রা (°C)	চার্জিং কারেন্ট (A)	ডিসচার্জ কারেন্ট (A)
ICR18650 (টারনারি)	3.7V	2200	0~45	-40~+60	2.2A (কক্ষ তাপমাত্রা 1C)	10A (সাধারণ তাপমাত্রা 5C)
ICR18650 (টারনারি)	3.7V	2500	0~45	-40~+60	2.5A (কক্ষের তাপমাত্রা 1C)	25A (কক্ষের তাপমাত্রা 10°C)
ICR18650 (টারনারি)	3.7V	3000	0~45	-40~+60	3.0A (সাধারণ তাপমাত্রা 1C)	15A (5°C)
ICR21700 (টারনারি)	3.7V	4000	0~45	-40~+60	4.0A (সাধারণ তাপমাত্রা 1C)	40A (সাধারণ তাপমাত্রা 10C)
NCR18650B (টারনারি)	৩.৬ ভোল্ট	3350	0~45	-20~60	1.625A	4.875A
INR18650-30Q (টারনারি)	৩.৬ ভোল্ট	3000	0~45	-20~75	0.5C	১৫এ
IFR26650 (লিথিয়াম আয়রন ফসফেট)	৩.২ ভোল্ট	3200	-20~+45	-40~+60	3.2A (কক্ষ তাপমাত্রা 1C)	10A (কক্ষ তাপমাত্রা 3C)
IFR32700 (লিথিয়াম আয়রন ফসফেট)	৩.২ ভোল্ট	5000	-20~+45	-40~+60	5.0A (স্বাভাবিক তাপমাত্রা 1C)	25A (5°C)
IFR26650 E3400	৩.২ ভোল্ট	3400	0~60	-10~60	2.0এ	10.2A

I. একটি সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারি কী?

1. সিলিন্ড্রিকাল ব্যাটারির সংজ্ঞা

সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারিগুলিকে লিথিয়াম আয়রন ফসফেট, লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড, লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড, কোবাল্ট-ম্যাঙ্গানিজ হাইব্রিড এবং টারনারি উপকরণসহ বিভিন্ন ব্যবস্থাতে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। কেসগুলি ইস্পাত এবং পলিমার উভয় ধরনের হতে পারে, যার প্রতিটির নিজস্ব সুবিধা রয়েছে। বর্তমানে, ইস্পাতের কেসযুক্ত সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম আয়রন ফসফেট ব্যাটারিগুলি সবচেয়ে বেশি প্রচলিত। এই ব্যাটারিগুলি উচ্চ ধারণক্ষমতা, উচ্চ আউটপুট ভোল্টেজ, ভালো চার্জ-ডিসচার্জ চক্র কর্মক্ষমতা, স্থিতিশীল আউটপুট ভোল্টেজ, উচ্চ কারেন্ট ডিসচার্জ ক্ষমতা, স্থিতিশীল ইলেকট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা, নিরাপত্তা, পরিসরের বিস্তৃত কার্যকরী তাপমাত্রা এবং পরিবেশ বান্ধবতার মতো সুবিধা প্রদান করে। এগুলি সৌর আলো, লন লাইটিং, ব্যাকআপ পাওয়ার, পাওয়ার টুলস এবং খেলনা মডেলগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

2. সিলিন্ড্রিকাল ব্যাটারির গঠন

একটি সাধারণ সিলিন্ড্রিকাল ব্যাটারির গঠনের মধ্যে রয়েছে: কেসিং, ঢাকনা, ধনাত্মক তড়িৎদ্বার, ঋণাত্মক তড়িৎদ্বার, পৃথককারী, তড়িৎবিশ্লেষ্য, PTC উপাদান, জোয়ার, নিরাপত্তা ভালভ ইত্যাদি। সাধারণত, ব্যাটারির কেসিং হল ঋণাত্মক তড়িৎদ্বার এবং ঢাকনা হল ধনাত্মক তড়িৎদ্বার। ব্যাটারির কেসিং নিকেল-প্লেটেড ইস্পাত দিয়ে তৈরি।

3. সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারির সুবিধাগুলি

পাউচ এবং প্রিজম্যাটিক লিথিয়াম ব্যাটারির তুলনায়, সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারির দীর্ঘতম উন্নয়ন ইতিহাস, উচ্চতর মানের স্বীকৃতি, আরও পরিপক্ক প্রযুক্তি, উচ্চতর উৎপাদন হার এবং কম খরচ রয়েছে।

পরিপক্ক উৎপাদন প্রক্রিয়া, কম PACK খরচ, উচ্চ ব্যাটারি পণ্য উৎপাদন হার এবং ভালো তাপ অপসারণ ক্ষমতা।

সিলিন্ড্রিকাল ব্যাটারি আন্তর্জাতিকভাবে একক মান নির্দিষ্টকরণ এবং মডেলগুলির একটি সিরিজ প্রতিষ্ঠা করেছে, যার প্রযুক্তি পরিপক্ক যা বৃহৎ পরিমাণে ধারাবাহিক উৎপাদনের উপযুক্ত। সিলিন্ড্রিকাল আকৃতির একটি বৃহৎ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল রয়েছে, যা ফলে তাপ অপসারণের ক্ষমতা ভালো হয়।

সিলিন্ড্রিকাল ব্যাটারি সাধারণত সিলযুক্ত ব্যাটারি এবং ব্যবহারের সময় এতে কোনও রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয় না।

ব্যাটারির খামটি উচ্চ চাপ সহ্য করতে পারে এবং ব্যবহারের সময় বর্গাকার বা সফট-প্যাক ব্যাটারিতে যেমন ফোলা দেখা যায়, তেমন ঘটনা দেখা যাবে না।

4. সিলিন্ড্রিকাল ব্যাটারির ক্যাথোড উপাদান

বর্তমানে, প্রচলিত বাণিজ্যিক সিলিন্ড্রিকাল ব্যাটারির ক্যাথোড উপাদানগুলিতে মূলত লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড (LiCoO₂), লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড (LiMn₂O₄), টারনারি লিথিয়াম (NMC) এবং লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LiFePO₄) অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। ভিন্ন ভিন্ন উপাদান সিস্টেমের ভিন্ন ভিন্ন বৈশিষ্ট্য রয়েছে, নিচে তুলনা করা হয়েছে:

প্রকল্প	লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড (LiCoO₂)	টারনারি লিথিয়াম (LiNiCoMnO₂)	লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড (LiMn₂O₄)	লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LiFePO₄)
ট্যাপ ঘনত্ব (g/cm³)	2.8~3.0	2.0~2.3	2.2~2.4	1.0~1.4
নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল (m²/g)	0.4~0.6	0.2~0.4	0.4~0.8	12~20
ধারণক্ষমতা (mAh/g)	135~140	140~180	90~100	130~140
ভোল্টেজ প্লাটু (V)	3.7	3.5	3.8	3.2
চক্রীয় কর্মদশা	≥500 বার	≥500 বার	≥300 বার	≥2000 বার
কাঁচামালের খরচ	উচ্চ (কোবাল্ট সামগ্রী)	উচ্চ (নিকেল এবং কোবাল্ট সমৃদ্ধ)	কম	কম
পরিবেশ রক্ষার জন্য	কোবাল্ট ধারণ করে (নিম্ন পরিবেশ বান্ধবতা)	নিকেল এবং কোবাল্ট ধারণ করে (চীন পরিবেশ সুরক্ষা)	অ-বিষাক্ত	অ-বিষাক্ত
নিরাপত্তা পারফরম্যান্স	দরিদ্র	ভালো	ভাল	চমৎকার
প্রয়োগের ক্ষেত্র	ছোট ব্যাটারি	ছোট পাওয়ার ব্যাটারি	পাওয়ার ব্যাটারি, কম খরচের ব্যাটারি	পাওয়ার ব্যাটারি/অতি বৃহৎ ধারণক্ষমতা সম্পন্ন পাওয়ার সরবরাহ
সুবিধা	মাঝারি ও ছোট ব্যাটারির স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা	স্থিতিশীল ইলেকট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা	ম্যাঙ্গানিজ সম্পদ প্রচুর এবং কম খরচের	উচ্চ নিরাপত্তা এবং দীর্ঘ আয়ু
অভিযোগ	কোবাল্টের উচ্চ মূল্য এবং কম চক্র আয়ু	কোবাল্ট এবং নিকেল দাম বেশি	কম শক্তি ঘনত্ব	নিম্ন তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা খারাপ

5. সিলিন্ড্রিকাল ব্যাটারির জন্য অ্যানোড উপাদান

সিলিন্ড্রিকাল ব্যাটারির অ্যানোড উপাদানগুলিকে আনুমানিক ছয়টি শ্রেণিতে ভাগ করা যায়: কার্বন অ্যানোড উপাদান, অ্যালয় অ্যানোড উপাদান, টিন-ভিত্তিক অ্যানোড উপাদান, লিথিয়ামযুক্ত ট্রানজিশন মেটাল নাইট্রাইড অ্যানোড উপাদান, ন্যানোস্কেল উপাদান এবং ন্যানো অ্যানোড উপাদান।

কার্বন ন্যানোস্কেল অ্যানোড উপাদান: বর্তমানে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে প্রকৃতপক্ষে ব্যবহৃত অ্যানোড উপাদানগুলি মূলত কার্বন উপাদান, যেমন কৃত্রিম গ্রাফাইট, প্রাকৃতিক গ্রাফাইট, মেসোফেজ কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ার, পেট্রোলিয়াম কোক, কার্বন ফাইবার, পাইরোলাইটিক রেজিন কার্বন ইত্যাদি।

অ্যালয়-ভিত্তিক অ্যানোড উপাদানের মধ্যে রয়েছে টিন-ভিত্তিক খাদ, সিলিকন-ভিত্তিক খাদ, জার্মেনিয়াম-ভিত্তিক খাদ, অ্যালুমিনিয়াম-ভিত্তিক খাদ, অ্যান্টিমনি-ভিত্তিক খাদ, ম্যাগনেসিয়াম-ভিত্তিক খাদ এবং অন্যান্য খাদ। বর্তমানে কোনও বাণিজ্যিকভাবে পাওয়া যায় এমন পণ্য নেই।

টিন-ভিত্তিক অ্যানোড উপকরণ: টিন-ভিত্তিক অ্যানোড উপকরণগুলিকে দুটি প্রকারে ভাগ করা যায়: টিন অক্সাইড এবং টিন-ভিত্তিক কম্পোজিট অক্সাইড। অক্সাইডগুলি বিভিন্ন মানের অবস্থায় ধাতব টিনের অক্সাইডকে বোঝায়। বর্তমানে কোনও বাণিজ্যিকভাবে পাওয়া যায় এমন পণ্য নেই।

বর্তমানে কোনও বাণিজ্যিকভাবে পাওয়া যায় এমন লিথিয়াম ট্রানজিশন মেটাল নাইট্রাইড অ্যানোড উপকরণ নেই।

ন্যানোস্কেল উপকরণ: কার্বন ন্যানোটিউব, ন্যানোঅ্যালয় উপকরণ।

ন্যানো-অ্যানোড উপকরণ: ন্যানো-অক্সাইড উপকরণ

 

দ্বিতীয়। সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারি সেল

1. সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম-আয়ন সেলের ব্র্যান্ড

জাপান এবং দক্ষিণ কোরিয়ার লিথিয়াম ব্যাটারি কোম্পানিগুলির মধ্যে সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারি জনপ্রিয়, এবং চীনেও সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারি উৎপাদনকারী প্রতিষ্ঠানগুলির একটি বেশ বড় সংখ্যা রয়েছে। 1992 সালে জাপানের সনি কর্পোরেশন দ্বারা প্রথম সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারি আবিষ্কৃত হয়েছিল।

উল্লেখযোগ্য সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি সেল ব্র্যান্ডগুলি হল: সনি, প্যানাসনিক, স্যানিও, স্যামসাং, এলজি, ওয়ানশিয়াং A123, BAK, এবং Lishen।

 

2. সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম-আয়ন সেলের প্রকার

সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম-আয়ন সেলগুলি সাধারণত পাঁচটি অঙ্ক দ্বারা উপস্থাপিত হয়। বাম থেকে গণনা করে, প্রথম দুটি অঙ্ক ব্যাটারির ব্যাস নির্দেশ করে, তৃতীয় এবং চতুর্থ অঙ্ক ব্যাটারির উচ্চতা নির্দেশ করে, এবং পঞ্চম অঙ্কটি নির্দেশ করে যে সেলটি বৃত্তাকার। সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম ব্যাটারির অনেকগুলি মডেল রয়েছে, যার মধ্যে সাধারণ মডেলগুলি হল 10400, 14500, 16340, 18650, 21700, 26650 এবং 32650।

① 10440 ব্যাটারি:
10440 ব্যাটারি হল 10mm ব্যাস এবং 44mm উচ্চতা বিশিষ্ট একটি লিথিয়াম ব্যাটারি, যা আমরা সাধারণত "সাইজ 7 ব্যাটারি" নামে ডাকি। এই ধরনের ব্যাটারির ধারণক্ষমতা সাধারণত খুবই কম, মাত্র কয়েক শত mAh, এবং মূলত ফ্ল্যাশলাইট, মিনি স্পিকার এবং মেগাফোনের মতো মিনি ইলেকট্রনিক পণ্যগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

② 14500 ব্যাটারি:
14500 ব্যাটারি হল 14মিমি ব্যাস এবং 50মিমি উচ্চতা বিশিষ্ট একটি লিথিয়াম ব্যাটারি। এই ধরনের ব্যাটারি সাধারণত 3.7V বা 3.2V হয়, যার নমিনাল ক্ষমতা তুলনামূলকভাবে ছোট, 10440 ব্যাটারির চেয়ে কিছুটা বড়, সাধারণত 1600mAh। এটির চমৎকার ডিসচার্জ পারফরম্যান্স রয়েছে এবং মূলত ওয়্যারলেস স্পিকার, ইলেকট্রিক খেলনা এবং ডিজিটাল ক্যামেরা সহ ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

③ 16340 ব্যাটারি।
16340 ব্যাটারি হল 16মিমি ব্যাস এবং 34মিমি উচ্চতা বিশিষ্ট একটি লিথিয়াম ব্যাটারি। এর ছোট উচ্চতা এবং তুলনামূলকভাবে বড় ক্ষমতার কারণে, এই ধরনের ব্যাটারি প্রায়শই হাই-পাওয়ারড ফ্ল্যাশলাইট, LED ফ্ল্যাশলাইট, হেডল্যাম্প, লেজার লাইট এবং অন্যান্য আলোকসজ্জায় পাওয়া যায়।

④ 18650 ব্যাটারি:
18650 ব্যাটারি হল 18মিমি ব্যাস এবং 65মিমি উচ্চতা বিশিষ্ট একটি লিথিয়াম ব্যাটারি। এর সবথেকে বড় বৈশিষ্ট্য হল এর অত্যন্ত উচ্চ শক্তি ঘনত্ব, যা প্রায় 170 Wh/kg। তাই, এই ধরনের ব্যাটারি হল খরচ-কার্যকর ব্যাটারি। আমরা দৈনন্দিন জীবনে যে ব্যাটারিগুলি দেখি তার বেশিরভাগই এই ধরনের, কারণ এটি একটি আপেক্ষিকভাবে পরিণত লিথিয়াম ব্যাটারি যার সমস্ত দিক থেকেই ভালো সিস্টেম গুণমান এবং স্থিতিশীলতা রয়েছে। এটি মোবাইল ফোন, ল্যাপটপ এবং অন্যান্য ছোট ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলির মতো প্রায় 10 kWh ব্যাটারি ক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

⑤ 21700 ব্যাটারি:
21700 ব্যাটারি হল 21মিমি ব্যাস এবং 70মিমি উচ্চতা বিশিষ্ট একটি লিথিয়াম ব্যাটারি। এর আকার বৃদ্ধির কারণে, জায়গার ব্যবহারের হার উন্নত হয়েছে, এবং প্রতিটি সেল এবং সিস্টেমের শক্তি ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়। এর আয়তনিক শক্তি ঘনত্ব 18650 ব্যাটারির তুলনায় অনেক বেশি। ডিজিটাল পণ্য, ইলেকট্রিক যান, ভারসাম্য যান, সৌরশক্তি চালিত লিথিয়াম ব্যাটারি সড়ক বাতি, LED বাতি, পাওয়ার টুলস ইত্যাদি ক্ষেত্রে এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

⑥ 26650 ব্যাটারি:
26650 ব্যাটারি হল 26মিমি ব্যাস এবং 65মিমি উচ্চতা বিশিষ্ট একটি লিথিয়াম ব্যাটারি। এর নমিনাল ভোল্টেজ 3.2V এবং নমিনাল ধারণক্ষমতা 3200mAh। এই ধরনের ব্যাটারির চমৎকার ধারণক্ষমতা এবং উচ্চ সামঞ্জস্য রয়েছে, এবং ধীরে ধীরে 18650 ব্যাটারির প্রতিস্থাপন হিসাবে পরিণত হচ্ছে। পাওয়ার ব্যাটারির ক্ষেত্রে অনেক পণ্যই ধীরে ধীরে এই ধরনের ব্যাটারির প্রতি ঝুঁকছে।

⑦ 32650 ব্যাটারি
32650 ব্যাটারি হল 32মিমি ব্যাস এবং 65মিমি উচ্চতা বিশিষ্ট একটি লিথিয়াম ব্যাটারি। এই ধরনের ব্যাটারির শক্তিশালী ক্রমাগত ডিসচার্জ ক্ষমতা রয়েছে, তাই এটি বৈদ্যুতিক খেলনা, ব্যাকআপ পাওয়ার, ইউপিএস ব্যাটারি, বায়ু বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থা এবং বায়ু-সৌর হাইব্রিড বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থার জন্য আরও উপযুক্ত।

গোলাকার লিথিয়াম ব্যাটারি বাজারের উন্নয়ন

গোলাকার লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি প্রযুক্তির অগ্রগতি মূলত কী ব্যাটারি উপকরণগুলির উদ্ভাবনী গবেষণা এবং প্রয়োগের উপর নির্ভর করে। নতুন উপকরণের উন্নয়ন ব্যাটারির কর্মক্ষমতা আরও উন্নত করে, গুণমান বৃদ্ধি করে, খরচ হ্রাস করে এবং নিরাপত্তা উন্নত করে। নিম্নগামী অ্যাপ্লিকেশনগুলির উচ্চতর নির্দিষ্ট শক্তির চাহিদা পূরণের জন্য, উচ্চ নির্দিষ্ট ক্ষমতা সহ উপকরণ ব্যবহার করে এবং উচ্চ ভোল্টেজ উপকরণ গ্রহণের মাধ্যমে চার্জিং ভোল্টেজ বৃদ্ধি করে এটি অর্জন করা হয়।

সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি 14500 থেকে টেসলা 21700 ব্যাটারি পর্যন্ত বিবর্তিত হয়েছে। নিকট এবং মধ্যম সময়ে, বড় পায়তালে নতুন শক্তি যানবাহনের উন্নয়নের চাহিদা পূরণের জন্য বিদ্যমান লিথিয়াম-আয়ন পাওয়ার ব্যাটারি প্রযুক্তির অপ্টিমাইজেশন চালিয়ে যাওয়ার পাশাপাশি নতুন লিথিয়াম-আয়ন পাওয়ার ব্যাটারি উন্নয়নে গুরুত্ব দেওয়া হবে, তাদের নিরাপত্তা, সামঞ্জস্য এবং আয়ু উন্নত করা হবে এবং একই সঙ্গে নতুন পাওয়ার ব্যাটারি সিস্টেমের উপর অগ্রগামী গবেষণা ও উন্নয়ন কাজ চালানো হবে।

সিলিন্ড্রিকাল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির মধ্যম এবং দীর্ঘমেয়াদী উন্নয়নের জন্য, নতুন লিথিয়াম-আয়ন পাওয়ার ব্যাটারির অবিরত অপ্টিমাইজেশন এবং উন্নতির পাশাপাশি আমরা নতুন পাওয়ার ব্যাটারি সিস্টেম উন্নয়নে ফোকাস করব, যা নির্দিষ্ট শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করবে, খরচ অনেকাংশে হ্রাস করবে এবং নতুন পাওয়ার ব্যাটারি সিস্টেমের ব্যবহারিক এবং বৃহৎ পায়তালে প্রয়োগ বাস্তবায়ন করব।