لتیم آئن بیٹری تھرمل مینجمنٹ ٹیکنالوجی
لیتھیم آئن بیٹریاں عالمی طاقت اور صارفین کی بیٹری کی مارکیٹ میں ایک اہم مقام رکھتی ہیں، اس لیے ان کی تھرمل مینجمنٹ ٹیکنالوجی کو انڈسٹری میں ہمیشہ بہت زیادہ توجہ حاصل رہی ہے۔ یہ ٹیکنالوجیز سادہ ایئر فری کولنگ سے کمپاؤنڈ کولنگ تک تیار ہوتی ہیں، اور ہر ٹیکنالوجی کی اپنی خصوصیات اور چیلنجز ہوتے ہیں۔ مختلف کولنگ ٹیکنالوجیز کو ذیل میں تفصیل سے متعارف کرایا گیا ہے۔
ہوا کولنگ.
ایئر کولنگ کو غیر فعال قدرتی کولنگ اور فعال جبری کولنگ میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ دونوں طریقے ٹھنڈک حاصل کرنے کے لیے بیٹری سے پیدا ہونے والی گرمی کو دور کرنے کے لیے ہوا کے بہاؤ کا استعمال کرتے ہیں۔ اس کے فوائد میں سادہ ساخت، کم قیمت، ماحولیاتی تحفظ اور کوئی آلودگی شامل نہیں ہے۔
قدرتی کولنگ: یہ ایک غیر فعال کولنگ ٹیکنالوجی ہے جس کے لیے صرف کولنگ ایئر ڈکٹ کے ڈیزائن کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، ابتدائی نسان لیف الیکٹرک کار نے اس کولنگ کا طریقہ استعمال کیا۔ تاہم، یہ طریقہ پاور بیٹریوں کی ٹھنڈک کی موثر ضروریات کو پورا کرنا مشکل ہے اور بیٹری کی زندگی کو متاثر کر سکتا ہے۔
زبردستی ہوا کولنگ: قدرتی کولنگ کے مقابلے میں، یہ ٹیکنالوجی ہوا کے بہاؤ کو بڑھاتی ہے اور پنکھے اور دیگر آلات کو شامل کرکے کولنگ اثر کو بہتر بناتی ہے۔ لیکن اس کا مطلب شور اور توانائی کی کھپت میں اضافہ بھی ہے۔ اس کے علاوہ، ہوا کے بہاؤ کے چینل کی شکل کو ایڈجسٹ کرکے، کولنگ اثر کو مزید بہتر بنایا جا سکتا ہے۔
مائع کولنگ ٹیکنالوجی
مائع کولنگ بیٹری کو گرمی کے تبادلے کے لیے کولنٹ کا استعمال کرتی ہے، گرمی کو مؤثر طریقے سے اور تیزی سے ختم کرتی ہے۔ اس ٹیکنالوجی کو براہ راست مائع کولنگ اور بالواسطہ مائع کولنگ میں تقسیم کیا گیا ہے۔ براہ راست مائع کولنگ میں، کولنٹ بیٹری کے ساتھ براہ راست رابطے میں ہوتا ہے، جیسے کہ وسرجن مائع کولنگ۔ بالواسطہ مائع کولنگ مخصوص اجزاء، جیسے کولنگ پلیٹوں کے ذریعے کولنگ اثر حاصل کرتی ہے۔
کولنگ پلیٹ مائع کولنگ
ایئر کولنگ کے مقابلے میں، کولنگ پلیٹ مائع کولنگ ٹیکنالوجی زیادہ موثر ہے، اور کولنگ پلیٹیں زیادہ تر ایلومینیم یا ایلومینیم مرکب سے بنی ہیں، اور قیمت نسبتاً کم ہے۔ اہم تحقیقی سمت کولنگ پلیٹ کی ساخت اور سیال بہاؤ کی خصوصیات کو بہتر بنانا ہے تاکہ مینوفیکچرنگ کے عمل کو آسان بنایا جا سکے اور اس کی تاثیر کو بڑھایا جا سکے۔
حالیہ تحقیق نے کولنٹ چینلز کے ڈیزائن اور کولنٹ کے بہاؤ کی سمت پر توجہ مرکوز کی ہے۔ مثال کے طور پر، کچھ ماہرین نے سرپینٹائن فلو چینل کی بنیاد پر مائع کولنگ پلیٹ کی ایک نئی قسم تیار کی۔ یہ نیا ڈیزائن خاص حالات میں کولنگ کی کارکردگی کو بہت بہتر بنا سکتا ہے۔ کچھ ماہرین نے مربع بیٹریوں پر مبنی شہد کے چھتے کے ڈھانچے کی کولنگ پلیٹ بھی تیار کی ہے۔ یہ ڈیزائن کولنگ چینلز کو شامل کرکے گرمی کی کھپت کے اثر کو بہتر بناتا ہے۔ ان تمام مطالعات نے نشاندہی کی کہ مناسب کولنٹ چینل ڈیزائن اور بہاؤ کی سمت درجہ حرارت کی یکسانیت کے لیے اہم ہے۔ مجموعی طور پر، کولنگ پلیٹ مائع کولنگ ٹیکنالوجی کافی پختہ اور وسیع پیمانے پر برقی آلات کی ایک قسم میں استعمال ہوتی ہے۔
مجموعی طور پر، کولڈ پلیٹ مائع کولنگ ٹیکنالوجی زیادہ تر درخواست کے منظرناموں کے لیے بہت مؤثر ہے۔ اس کے اہم مواد جیسے کاپر اور ایلومینیم میں تھرمل چالکتا کی اچھی خاصیت ہوتی ہے اور یہ اعتدال سے لاگت کے حامل ہوتے ہیں، جو انہیں برقی گاڑیوں یا اعلی ٹھنڈک کی ضروریات کے ساتھ دیگر آلات میں استعمال کے لیے مثالی بناتے ہیں۔ عملی ایپلی کیشنز میں، اعلی معیار کے کولنگ اثرات کو یقینی بنانے کے لیے، مناسب کولنگ چینلز کو ڈیزائن کرنا اور بیٹری کی قسم اور ساخت کی بنیاد پر مناسب مواد کا انتخاب کرنا ضروری ہے۔
وسرجن مائع کولنگ
وسرجن مائع کولنگ ٹیکنالوجی بیٹری اور حرارت پیدا کرنے والے دیگر اجزاء کو کولنگ مائع میں مکمل طور پر ڈبو دیتی ہے۔ روایتی ایئر کولنگ کے مقابلے میں، یہ ٹیکنالوجی شور اور توانائی کی کھپت کو کم کرتی ہے، اور بیٹری کے درجہ حرارت کو بھی بہتر طریقے سے کنٹرول کرتی ہے۔ اس ٹیکنالوجی کے شاندار نتائج کے باوجود، اس کی بنیادی خرابی نظام کا نسبتاً بڑا وزن اور حجم ہے، جو الیکٹرک گاڑیوں میں اس کے استعمال کو محدود کرتا ہے۔ لیکن فکسڈ انرجی سٹوریج پاور سٹیشنز کے لیے یہ ٹیکنالوجی مثالی ہے۔
وسرجن مائع کولنگ بنیادی طور پر انسولیٹنگ آئل اور فلورینیٹڈ مائع کو کولنٹ کے طور پر استعمال کرتی ہے، حالانکہ قیمت زیادہ ہے۔ تاہم، تحقیق نے ثابت کیا ہے کہ یہ کولنگ ٹیکنالوجی اس بات کو یقینی بنا سکتی ہے کہ بیٹری کے درجہ حرارت میں اوسطاً اضافہ 5 ڈگری سے زیادہ نہ ہو، اور خلیوں کے درمیان درجہ حرارت کا فرق صرف 2 ڈگری ہے۔ اس سے توانائی ذخیرہ کرنے والے پاور اسٹیشنوں کی سروس لائف اور حفاظت کو بہتر بنانے میں مدد ملتی ہے۔
فیز چینج میٹریل کولنگ ٹیکنالوجی
فیز چینج میٹریلز (PCM) پر مبنی بیٹری تھرمل مینجمنٹ ٹیکنالوجی ایک جدید طریقہ ہے جو PCM کی ہیٹ اسٹوریج اور ریلیز کی خصوصیات کو استعمال کرکے بیٹری کو زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت پر برقرار رکھتا ہے۔ اس نقطہ نظر کے بہت سے فوائد ہیں: اس میں اضافی توانائی کی ضرورت نہیں ہے، اس میں کوئی حرکت پذیر پرزہ نہیں ہے، کم دیکھ بھال ہے، اور یہ بیٹری کے یکساں درجہ حرارت کو یقینی بنانے کے لیے اچھا کام کرتا ہے۔
فی الحال، تھرمل مینجمنٹ میں عام طور پر استعمال ہونے والے PCM مواد ہیں: نامیاتی مواد جیسے پیرافین، الکینز اور نامیاتی تیزاب۔
غیر نامیاتی مواد جیسے آبی محلول، نمک کے ہائیڈریٹس اور پگھلے ہوئے نمکیات۔
Eutectic مواد
تاہم، خود PCM کی تھرمل چالکتا زیادہ نہیں ہے، اس لیے اس کی تھرمل چالکتا کو بہتر بنانے کے لیے عام طور پر دیگر مواد جیسے تانبے کی جھاگ، توسیع شدہ گریفائٹ اور نینو پارٹیکلز شامل کیے جاتے ہیں۔ اس سے PCM کے کچھ جسمانی مسائل بھی حل ہو سکتے ہیں، جیسے کہ مرحلے میں تبدیلی کے بعد روانی کے مسائل۔
اسے مزید بدیہی طور پر سمجھنے کے لیے ہم کچھ حالیہ تحقیق کا حوالہ دے سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، کچھ ماہرین نے لاؤرک ایسڈ اور پیرافین موم سے مل کر توسیع شدہ گریفائٹ پر مشتمل ایک جامع مرحلے میں تبدیلی کا مواد بنایا۔ اس مواد نے ایک مخصوص بیٹری کے زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کو کامیابی کے ساتھ 42.39 ڈگری تک کم کر دیا۔ دیگر مطالعات سے یہ بھی معلوم ہوا ہے کہ پی سی ایم کے ٹھنڈک کے اثر کو دیگر ٹھنڈک کے طریقوں، جیسے ایئر کولنگ کے ساتھ ملا کر مزید بڑھایا جا سکتا ہے۔
تھرمو الیکٹرک کولنگ ٹیکنالوجی
تھرمو الیکٹرک کولنگ پیلٹیر اثر پر مبنی ایک جدید فعال کولنگ ٹیکنالوجی ہے۔ سیدھے الفاظ میں، جب کوئی برقی رو کسی مخصوص مواد سے گزرتا ہے، تو یہ ایک طرف گرمی جذب کرتا ہے اور دوسری طرف چھوڑ دیتا ہے، جس سے ٹھنڈک کا اثر پیدا ہوتا ہے۔ اس ٹکنالوجی کے اہم فوائد میں شامل ہیں: بغیر ریفریجرینٹ، کم توانائی کی کھپت، تیز رفتار آغاز، اچھی استحکام، کم شور اور بغیر حرکت کرنے والے حصے۔ لیکن چیلنجز بھی واضح ہیں، جیسے کولنگ کی کم کارکردگی اور بڑے آلات کی تیاری میں مشکلات۔
بیٹری تھرمل مینجمنٹ سسٹم میں اس ٹیکنالوجی کے استعمال کو بہتر بنانے کے لیے محققین نے بڑی تعداد میں تجربات کیے ہیں۔ مثال کے طور پر، کچھ ماہرین نے ایک ایسا نظام ڈیزائن کیا ہے جو ڈوئل سلیکا کولنگ پلیٹوں کو تانبے کی جالی اور ایئر کولنگ کے ساتھ جوڑتا ہے۔ انہوں نے پایا کہ سلیکا کولنگ پلیٹ کی موٹائی کا تعلق بیٹری کے درجہ حرارت کی کارکردگی سے ہے، اور 1.5 ملی میٹر زیادہ سے زیادہ موٹائی کا تعین کیا گیا تھا۔ ایک اور تحقیق میں تھرمو الیکٹرک کولنگ کو مائع کولنگ کے ساتھ ملایا گیا، اور تجربات سے معلوم ہوا ہے کہ یہ مرکب کولنگ اثر کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتا ہے۔