உருளை பேட்டரிகளின் துருவ தட்டு பரிமாணங்களை வடிவமைப்பதற்கான பொதுவான தீர்வு உறவு

உருளை பேட்டரிகளின் துருவ தட்டு பரிமாணங்களை வடிவமைப்பதற்கான பொதுவான தீர்வு உறவு

லித்தியம் பேட்டரிகளை அவற்றின் பேக்கேஜிங் முறைகள் மற்றும் வடிவங்களின் அடிப்படையில் சதுர, மென்மையான பேக் மற்றும் உருளை பேட்டரிகள் என வகைப்படுத்தலாம். அவற்றில், உருளை பேட்டரிகள் நல்ல நிலைத்தன்மை, அதிக உற்பத்தி திறன் மற்றும் குறைந்த உற்பத்தி செலவுகள் போன்ற முக்கிய நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. அவை 1991 இல் தொடங்கப்பட்டதிலிருந்து 30 ஆண்டுகளுக்கும் மேலான வளர்ச்சி வரலாற்றைக் கொண்டுள்ளன. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், டெஸ்லாவின் அனைத்து துருவக் காது தொழில்நுட்பத்தின் வெளியீட்டில், ஆற்றல் பேட்டரிகள் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்புத் துறைகளில் பெரிய உருளை பேட்டரிகளின் பயன்பாடு துரிதப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இது ஒரு ஆராய்ச்சியாக மாறியுள்ளது. முக்கிய லித்தியம் பேட்டரி நிறுவனங்களுக்கான ஹாட்ஸ்பாட்.

படம் 1: வெவ்வேறு வடிவங்களுடன் லித்தியம் பேட்டரிகளின் ஒற்றை மற்றும் சிஸ்டம் நிலைகளில் செயல்திறன் ஒப்பீடு

உருளை பேட்டரி ஷெல் ஒரு எஃகு ஷெல், ஒரு அலுமினிய ஷெல் அல்லது ஒரு மென்மையான தொகுப்பாக இருக்கலாம். அதன் பொதுவான அம்சம் என்னவென்றால், உற்பத்தி செயல்முறை முறுக்கு தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுக்கொள்கிறது, இது முறுக்கு ஊசியை மையமாகப் பயன்படுத்துகிறது மற்றும் முறுக்கு ஊசியை அடுக்குக்கு சுழற்றுகிறது மற்றும் தனிமைப்படுத்தப்பட்ட படம் மற்றும் எலக்ட்ரோடு பிளேட்டை ஒன்றாகச் சுழற்றுகிறது, இறுதியில் ஒப்பீட்டளவில் சீரான உருளை முறுக்கு மையத்தை உருவாக்குகிறது. பின்வரும் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு பொதுவான முறுக்கு செயல்முறை பின்வருமாறு: முதலில், முறுக்கு ஊசி உதரவிதானத்தை முன் முறுக்குவதற்கு உதரவிதானத்தை இறுக்குகிறது, பின்னர் எதிர்மறை மின்முனையானது எதிர்மறை மின்முனையை முறுக்குவதற்கு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட படத்தின் இரண்டு அடுக்குகளுக்கு இடையில் செருகப்படுகிறது, பின்னர் அதிவேக முறுக்கு நேர்மறை மின்முனை செருகப்படுகிறது. முறுக்கு முடிந்ததும், வெட்டும் பொறிமுறையானது மின்முனை மற்றும் உதரவிதானத்தை வெட்டுகிறது, இறுதியாக, வடிவத்தை சரிசெய்ய பிசின் டேப்பின் ஒரு அடுக்கு இறுதியில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

படம் 2: முறுக்கு செயல்முறையின் திட்ட வரைபடம்

முறுக்கு பிறகு மைய விட்டம் கட்டுப்பாடு முக்கியமானது. விட்டம் மிகப் பெரியதாக இருந்தால், அதைச் சேகரிக்க முடியாது, மற்றும் விட்டம் மிகவும் சிறியதாக இருந்தால், இடத்தை வீணடிக்கும். எனவே, மைய விட்டத்தின் துல்லியமான வடிவமைப்பு முக்கியமானது. அதிர்ஷ்டவசமாக, உருளை மின்கலங்கள் ஒப்பீட்டளவில் வழக்கமான வடிவவியல் ஆகும், மேலும் மின்முனை மற்றும் உதரவிதானத்தின் ஒவ்வொரு அடுக்கின் சுற்றளவையும் தோராயமாக ஒரு வட்டம் மூலம் கணக்கிடலாம். இறுதியாக, மின்முனையின் மொத்த நீளம் திறன் வடிவமைப்பைப் பெறுவதற்கு குவிக்கப்படலாம். ஊசி விட்டம், மின்முனை அடுக்கு எண் மற்றும் உதரவிதான அடுக்கு எண் ஆகியவற்றின் திரட்டப்பட்ட மதிப்புகள் காயத்தின் மையத்தின் விட்டம் ஆகும். லித்தியம்-அயன் பேட்டரி வடிவமைப்பின் முக்கிய கூறுகள் திறன் வடிவமைப்பு மற்றும் அளவு வடிவமைப்பு என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். கூடுதலாக, கோட்பாட்டு கணக்கீடுகள் மூலம், துருவக் காதை தலை, வால் அல்லது மையத்திற்கு மட்டுப்படுத்தாமல், சுருள் மையத்தின் எந்த நிலையிலும் வடிவமைக்க முடியும், மேலும் உருளை பேட்டரிகளுக்கான பல துருவ காது மற்றும் அனைத்து துருவ காதுகளின் வடிவமைப்பு முறைகளையும் மறைக்க முடியும். .

மின்முனையின் நீளம் மற்றும் மைய விட்டம் ஆகியவற்றின் சிக்கல்களை ஆராய, நாம் முதலில் மூன்று செயல்முறைகளைப் படிக்க வேண்டும்: தனிமைப்படுத்தப்பட்ட படத்தின் எல்லையற்ற முன் முறுக்கு, எதிர்மறை மின்முனையின் எல்லையற்ற முன் முறுக்கு மற்றும் நேர்மறை மின்முனையின் எல்லையற்ற முறுக்கு. சுருள் ஊசியின் விட்டம் p என்று வைத்துக்கொள்வோம், தனிமைப்படுத்தப்பட்ட படத்தின் தடிமன் s, எதிர்மறை மின்முனையின் தடிமன் a, மற்றும் நேர்மறை மின்முனையின் தடிமன் c, அனைத்தும் மில்லிமீட்டர்களில்.

• தனிமைப்படுத்தல் மென்படலத்தின் எல்லையற்ற முறுக்கு செயல்முறை

உதரவிதானத்தின் முறுக்கு முறுக்கு செயல்முறையின் போது, ​​உதரவிதானங்களின் இரண்டு அடுக்குகள் ஒரே நேரத்தில் காயமடைகின்றன, எனவே முறுக்கு செயல்முறையின் போது வெளிப்புற உதரவிதானத்தின் விட்டம் உள் உதரவிதானத்தை விட உதரவிதானத்தின் தடிமன் (+1s) அதிகமாக இருக்கும். உள் உதரவிதான முறுக்கின் ஆரம்ப விட்டம் முந்தைய முறுக்கின் இறுதி விட்டம் ஆகும், மேலும் உதரவிதானத்தின் ஒவ்வொரு முன் முறுக்கிற்கும், மைய விட்டம் உதரவிதானத்தின் தடிமன் (+4s) நான்கு அடுக்குகளால் அதிகரிக்கிறது.

பின் இணைப்பு 1: தனிமைப்படுத்தல் சவ்வின் எல்லையற்ற முறுக்கு செயல்முறையின் விட்டம் மாறுபாடு விதி

• எதிர்மறை மின்முனையின் எல்லையற்ற முறுக்கு செயல்முறை

எதிர்மறை மின்முனையின் முன் முறுக்கு செயல்பாட்டின் போது, ​​எதிர்மறை மின்முனையின் ஒரு அடுக்கு சேர்வதால், முறுக்கு செயல்பாட்டின் போது வெளிப்புற உதரவிதானத்தின் விட்டம் உள் உதரவிதானத்தின் தடிமன் மற்றும் எதிர்மறை மின்முனையின் ஒரு அடுக்கை விட ஒரு அடுக்கு அதிகமாக இருக்கும் ( +1s+1a), மற்றும் உள் உதரவிதான முறுக்கின் ஆரம்ப விட்டம் எப்போதும் முந்தைய வட்டத்தின் இறுதி விட்டத்திற்கு சமமாக இருக்கும். இந்த நேரத்தில், எதிர்மறை மின்முனையின் ஒவ்வொரு முன் முறுக்கிற்கும், மைய விட்டம் நான்கு அடுக்கு உதரவிதானம் மற்றும் இரண்டு அடுக்கு எதிர்மறை மின்முனை தடிமன் (+4s+2a) மூலம் அதிகரிக்கிறது.

பின் இணைப்பு 2: எதிர்மறை மின்முனைத் தகட்டின் எல்லையற்ற முறுக்கு செயல்முறையின் விட்டம் மாறுபாடு விதி

நேர்மறை மின்முனை தட்டின் எல்லையற்ற முறுக்கு செயல்முறை

நேர்மறை மின்முனையின் முறுக்கு செயல்பாட்டின் போது, ​​நேர்மறை மின்முனையின் புதிய அடுக்கு சேர்ப்பதால், நேர்மறை மின்முனையின் ஆரம்ப விட்டம் எப்போதும் முந்தைய வட்டத்தின் இறுதி விட்டத்திற்கு சமமாக இருக்கும், அதே நேரத்தில் உள் உதரவிதான முறுக்கின் ஆரம்ப விட்டம் மாறும். முந்தைய வட்டத்தின் இறுதி விட்டம் மற்றும் நேர்மறை மின்முனையின் ஒரு அடுக்கின் தடிமன் (+1c). இருப்பினும், வெளிப்புற உதரவிதானத்தின் முறுக்கு செயல்பாட்டின் போது, ​​விட்டம் எப்போதும் உள் உதரவிதானத்தின் தடிமன் மற்றும் எதிர்மறை மின்முனையின் ஒரு அடுக்கு (+1s+1a) விட ஒரு அடுக்கு மட்டுமே அதிகமாக இருக்கும். இந்த நேரத்தில், எதிர்மறை மின்முனையானது ஒவ்வொரு வட்டத்திற்கும் முன்னதாகவே உள்ளது, சுருள் மையத்தின் விட்டம் உதரவிதானத்தின் 4 அடுக்குகள், எதிர்மறை மின்முனையின் 2 அடுக்குகள் மற்றும் நேர்மறை மின்முனை தடிமன் (+4s+2s+2a) ஆகியவற்றால் அதிகரிக்கிறது.

பின் இணைப்பு 3: எல்லையற்ற முறுக்கு செயல்பாட்டின் போது நேர்மறை மின்முனையின் விட்டம் மாறுபாடு விதி

மேலே, உதரவிதானம் மற்றும் மின்முனைத் தட்டின் எல்லையற்ற முறுக்கு செயல்முறையின் பகுப்பாய்வு மூலம், மைய விட்டம் மற்றும் மின்முனை தட்டு நீளத்தின் மாறுபாடு வடிவத்தைப் பெற்றுள்ளோம். இந்த லேயர் பை லேயர் பகுப்பாய்வுக் கணக்கீட்டு முறை, மின்முனைக் காதுகளின் (ஒற்றை துருவக் காதுகள், பலமுனைக் காதுகள் மற்றும் முழு துருவக் காதுகள் உட்பட) நிலையைத் துல்லியமாக ஒழுங்கமைக்க உதவுகிறது, ஆனால் முறுக்கு செயல்முறை இன்னும் முடிவடையவில்லை. இந்த கட்டத்தில், நேர்மறை மின்முனைத் தட்டு, எதிர்மறை மின்முனைத் தட்டு மற்றும் தனிமைப் படம் ஆகியவை பறிப்பு நிலையில் உள்ளன. பேட்டரி வடிவமைப்பின் அடிப்படைக் கொள்கை என்னவென்றால், தனிமைப்படுத்தப்பட்ட படமானது எதிர்மறை மின்முனைத் தகட்டை முழுவதுமாக மறைக்க வேண்டும் மற்றும் எதிர்மறை மின்முனையானது நேர்மறை மின்முனையை முழுமையாக மறைக்க வேண்டும்.

படம் 3: உருளை பேட்டரி சுருள் அமைப்பு மற்றும் மூடும் செயல்முறையின் திட்ட வரைபடம்

எனவே, கோர் நெகட்டிவ் எலக்ட்ரோடு மற்றும் ஐசோலேஷன் ஃபிலிம் முறுக்கு சிக்கலை மேலும் ஆராய்வது அவசியம். வெளிப்படையாக, நேர்மறை மின்முனையானது ஏற்கனவே காயப்பட்டிருப்பதால், இதற்கு முன், நேர்மறை மின்முனையின் ஆரம்ப விட்டம் எப்போதும் முந்தைய வட்டத்தின் இறுதி விட்டத்திற்கு சமமாக இருப்பதால், உள் அடுக்கு உதரவிதானத்தின் ஆரம்ப விட்டம் முந்தைய வட்டத்தின் இறுதி விட்டத்தை மாற்றுகிறது. . இந்த அடிப்படையில், எதிர்மறை மின்முனையின் ஆரம்ப விட்டம் உதரவிதானத்தின் ஒரு அடுக்கின் (+1s) தடிமனை அதிகரிக்கிறது, வெளிப்புற உதரவிதானத்தின் ஆரம்ப விட்டத்தை மேலும் ஒரு எதிர்மறை மின்முனை தடிமன் (+1s+1a) மூலம் அதிகரிக்கவும்.

பின்னிணைப்பு 4: உருளை மின்கலங்களின் முறுக்கு செயல்பாட்டின் போது மின்முனை மற்றும் உதரவிதானத்தின் விட்டம் மற்றும் நீளத்தின் மாறுபாடுகள்

இதுவரை, நேர்மறை தகடு, எதிர்மறை தகடு மற்றும் தனிமைப் படங்களின் நீளத்தின் கணித வெளிப்பாட்டை எத்தனை முறுக்கு சுழற்சிகளின் கீழும் பெற்றுள்ளோம். உதரவிதானம் காயத்திற்கு முந்தைய m+1 சுழற்சிகள் என்றும், எதிர்மறை தகடு காயத்திற்கு முந்தைய n+1 சுழற்சிகள் என்றும், நேர்மறை தகடு காயம் x+1 சுழற்சிகள் என்றும், எதிர்மறை தட்டின் மைய கோணம் θ °, தனிமைப்படுத்தலின் மையக் கோணம் என்றும் வைத்துக்கொள்வோம். திரைப்பட முறுக்கு β °, பின்னர் பின்வரும் உறவு உள்ளது:

மின்முனை மற்றும் உதரவிதான அடுக்குகளின் எண்ணிக்கையை தீர்மானிப்பது மின்முனை மற்றும் உதரவிதானத்தின் நீளத்தை தீர்மானிப்பது மட்டுமல்லாமல், இது திறன் வடிவமைப்பை பாதிக்கிறது, ஆனால் சுருள் மையத்தின் இறுதி விட்டத்தையும் தீர்மானிக்கிறது, இது சுருள் மையத்தின் சட்டசபை அபாயத்தை வெகுவாகக் குறைக்கிறது. முறுக்குக்குப் பிறகு மையத்தின் விட்டம் கிடைத்தாலும், துருவக் காது மற்றும் முடிவடையும் பிசின் காகிதத்தின் தடிமன் ஆகியவற்றை நாங்கள் கருத்தில் கொள்ளவில்லை. நேர்மறை காதின் தடிமன் tabc என்றும், எதிர்மறை காதின் தடிமன் தபா என்றும், முடிவடையும் பசை 1 வட்டம் என்றும், ஒன்றுடன் ஒன்று g தடிமன் கொண்ட துருவ காதின் நிலையை தவிர்க்கிறது. எனவே, மையத்தின் இறுதி விட்டம்:

மேலே உள்ள சூத்திரம் உருளை மின்கல மின்முனை தட்டுகளின் வடிவமைப்பிற்கான பொதுவான தீர்வு உறவாகும். இது எலக்ட்ரோடு பிளேட் நீளம், உதரவிதான நீளம் மற்றும் சுருள் மைய விட்டம் ஆகியவற்றின் சிக்கலைத் தீர்மானிக்கிறது, மேலும் அவற்றுக்கிடையேயான உறவை அளவுகோலாக விவரிக்கிறது, வடிவமைப்பு துல்லியத்தை பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது மற்றும் சிறந்த நடைமுறை பயன்பாட்டு மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது.

இறுதியாக, நாம் தீர்க்க வேண்டியது துருவ காதுகளை ஏற்பாடு செய்வதில் உள்ள சிக்கலாகும். வழக்கமாக, ஒரு துருவத்தில் ஒன்று அல்லது இரண்டு துருவக் காதுகள் அல்லது மூன்று துருவக் காதுகள் இருக்கும், இது ஒரு சிறிய எண்ணிக்கையிலான துருவக் காதுகள். தாவல் முன்னணி துருவ துண்டு மேற்பரப்பில் பற்றவைக்கப்படுகிறது. துருவ துண்டு நீள வடிவமைப்பின் துல்லியத்தை இது ஓரளவு பாதிக்கலாம் என்றாலும் (விட்டம் பாதிக்காமல்), டேப் லீட் பொதுவாக குறுகியது மற்றும் சிறிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது, எனவே, இந்த கட்டுரையில் முன்மொழியப்பட்ட உருளை பேட்டரிகளின் அளவு வடிவமைப்பிற்கான பொதுவான தீர்வு சூத்திரம் இந்த பிரச்சினையை புறக்கணிக்கிறது.

படம் 4: நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை காது நிலைகளின் தளவமைப்பு

மேலே உள்ள வரைபடம் துருவ லக்ஸை வைப்பதற்கான திட்ட வரைபடமாகும். துருவ துண்டு அளவின் முன்னர் முன்மொழியப்பட்ட பொதுவான உறவின் அடிப்படையில், முறுக்கு செயல்பாட்டின் போது துருவ துண்டுகளின் ஒவ்வொரு அடுக்கின் நீளம் மற்றும் விட்டம் மாற்றங்களை நாம் தெளிவாக புரிந்து கொள்ள முடியும். எனவே, துருவக் கட்டைகளை ஒழுங்குபடுத்தும் போது, ​​நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை லக்குகளை ஒரு ஒற்றை துருவத்தில் உள்ள துருவத்தின் இலக்கு நிலையில் துல்லியமாக ஒழுங்கமைக்க முடியும், அதே நேரத்தில் பல அல்லது முழு துருவ லக்குகளுக்கு, பொதுவாக சீரமைக்க வேண்டும். துருவ லக்ஸின் பல அடுக்குகள், இந்த அடிப்படையில், ஒவ்வொரு அடுக்கின் ஏற்பாட்டின் நிலையைப் பெறுவதற்கு, ஒவ்வொரு அடுக்கின் நிலையான கோணத்திலிருந்து மட்டுமே நாம் விலக வேண்டும். முறுக்குச் செயல்பாட்டின் போது முறுக்கு மையத்தின் விட்டம் படிப்படியாக அதிகரிக்கும் போது, ​​சகிப்புத்தன்மையாக π (4s+2a+2c) உடன் எண்கணித முன்னேற்றத்தால் லக்கின் ஒட்டுமொத்த ஏற்பாடு தூரம் தோராயமாக மாற்றப்படுகிறது.

சுருள் மையத்தின் விட்டம் மற்றும் நீளத்தில் மின்முனைத் தகடுகள் மற்றும் உதரவிதானங்களின் தடிமன் ஏற்ற இறக்கங்களின் தாக்கத்தை மேலும் ஆராய்வதற்காக, 4680 பெரிய உருளை முழு மின்முனை இயர் செல்லை உதாரணமாகக் கொண்டு, சுருள் ஊசியின் விட்டம் 1 மிமீ என்று வைத்துக் கொண்டு, தடிமன் மூடும் நாடா 16um, தனிமைப்படுத்தப்பட்ட படத்தின் தடிமன் 10um, நேர்மறை மின்முனை தட்டின் குளிர் அழுத்தும் தடிமன் 171um, முறுக்கு போது தடிமன் 174um, எதிர்மறை மின்முனை தட்டின் குளிர் அழுத்தும் தடிமன் 249um, முறுக்கு போது தடிமன் 255um ஆகும், மேலும் உதரவிதானம் மற்றும் எதிர்மறை மின்முனை தகடுகள் இரண்டும் 2 திருப்பங்களுக்கு முன் உருட்டப்படுகின்றன. நேர்மறை மின்முனை தகடு 3371.6 மிமீ நீளத்துடன், 49.5 முறை, 3449.7 மிமீ நீளம் மற்றும் 44.69 மிமீ விட்டம் கொண்ட 44.69 மிமீ நீளத்துடன், நேர்மறை மின்முனைத் தகடு 47 திருப்பங்களுக்கு காயமடைவதைக் கணக்கீடு காட்டுகிறது.

படம் 5: மைய விட்டம் மற்றும் துருவ நீளத்தில் துருவம் மற்றும் உதரவிதானத்தின் தடிமன் ஏற்ற இறக்கத்தின் தாக்கம்

மேலே உள்ள படத்தில் இருந்து, துருவ துண்டு மற்றும் உதரவிதானத்தின் தடிமனின் ஏற்ற இறக்கம் சுருள் மையத்தின் விட்டம் மற்றும் நீளத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது என்பதை உள்ளுணர்வாகக் காணலாம். துருவத் துண்டின் தடிமன் 1um ஆல் விலகும் போது, ​​சுருள் மையத்தின் விட்டம் மற்றும் நீளம் சுமார் 0.2% அதிகரிக்கும், அதே சமயம் உதரவிதானத்தின் தடிமன் 1um ஆல் விலகும் போது, ​​சுருள் மையத்தின் விட்டம் மற்றும் நீளம் சுமார் 0.5% அதிகரிக்கும். எனவே, சுருள் மையத்தின் விட்டம் நிலைத்தன்மையைக் கட்டுப்படுத்த, துருவ துண்டு மற்றும் உதரவிதானத்தின் ஏற்ற இறக்கம் முடிந்தவரை குறைக்கப்பட வேண்டும், மேலும் மின்முனைத் தகட்டின் மீள் எழுச்சிக்கும் நேரத்திற்கும் இடையிலான உறவைச் சேகரிப்பதும் அவசியம். செல் வடிவமைப்பு செயல்பாட்டில் உதவ, குளிர் அழுத்தி மற்றும் முறுக்கு இடையே.



சுருக்கம்

1. கொள்ளளவு வடிவமைப்பு மற்றும் விட்டம் வடிவமைப்பு ஆகியவை உருளை லித்தியம் பேட்டரிகளுக்கான குறைந்த அளவிலான வடிவமைப்பு தர்க்கமாகும். திறன் வடிவமைப்பிற்கான திறவுகோல் மின்முனையின் நீளத்தில் உள்ளது, அதே நேரத்தில் விட்டம் வடிவமைப்பிற்கான திறவுகோல் அடுக்குகளின் எண்ணிக்கையின் பகுப்பாய்வில் உள்ளது.
2. துருவ காது நிலைகளின் ஏற்பாடும் முக்கியமானது. பல துருவ காது அல்லது முழு துருவ காது கட்டமைப்புகளுக்கு, மின்கலத்தின் வடிவமைப்பு திறன் மற்றும் செயல்முறை கட்டுப்பாட்டு திறனை மதிப்பிடுவதற்கான அளவுகோலாக துருவ காது சீரமைப்பு பயன்படுத்தப்படலாம். அடுக்கு மூலம் அடுக்கு பகுப்பாய்வு முறையானது துருவ காது நிலை ஏற்பாடு மற்றும் சீரமைப்பின் தேவைகளை சிறப்பாக பூர்த்தி செய்ய முடியும்.