پورٹیبل ریچارج ایبل بیٹری کی عمر کو بہتر بنانا

لیتھیم آئن کی خستگی قابل اشاعت لیتھیم بیٹری کی عمر پر کیسے اثر انداز ہوتی ہے

الیکٹروکیمیائی بڑھاپا: ایس ای آئی نمو اور لیتھیم ذخیرہ کا نقصان

لیتھیم آئن بیٹریوں کا ٹوٹنا الیکٹرو کیمسیائی ایجنگ کی وجہ سے مائیکروسکوپی سطح پر شروع ہوتا ہے۔ یہاں جو بات اہم ہے وہ ہے سولڈ الیکٹرولائٹ انٹرفیس یا SEI لیئر، جو وقتاً فوقتاً اینوڈ پر تشکیل پاتی ہے۔ جب ہم اپنے آلے کو چارج کرتے رہتے ہیں، تو یہ فلم مسلسل موٹی ہوتی جاتی ہے۔ یہ فعال لیتھیم آئنز کو ختم کر دیتی ہے اور ساتھ ہی داخلی مزاحمت میں اضافہ بھی کرتی ہے۔ نتیجہ؟ مجموعی طور پر صلاحیت کم ہو جاتی ہے اور اسمارٹ فونز یا لیپ ٹاپس جیسی چیزوں کے لیے زیادہ ضرورت کے وقت طاقت کی فراہمی کمزور ہو جاتی ہے۔ دیگر مسائل بھی موجود ہیں۔ جیسے لیتھیم پلیٹنگ، جہاں مناسب کیمیائی رد عمل کے بجائے دھاتی رسوب تشکیل پاتے ہیں، اور الیکٹرولائٹ کا تحلیل ہونا جو بنیادی طور پر مزید لیتھیم کو ضائع کر دیتا ہے۔ الیکٹرو کیمسیائی سوسائٹی کے جرنل سے 2021 میں شائع ہونے والی تحقیق نے دکھایا کہ تقریباً 500 چارج سائیکلز کے بعد، زیادہ تر بیٹریاں اپنی اصل صلاحیت کا تقریباً 20 فیصد کھو دیتی ہیں۔ اور الیکٹروڈ مواد میں چھوٹے چھوٹے دراڑیں پڑنے کو متواتر چارجنگ کے دوران پھیلنے اور سمٹنے کی وجہ سے نظر انداز نہ کریں۔ یہ دراڑیں ہر چیز کو تیزی سے بدتر بنا دیتی ہیں۔ لیتھیم آئن ٹیکنالوجی کو پرانی بیٹری کی اقسام سے مختلف بنانے والی بات یہ ہے کہ یہ تمام خرابیاں تب بھی ہوتی ہیں جب بیٹری ہماری جیبوں یا درازوں میں استعمال نہ ہونے کی حالت میں پڑا رہتا ہے۔ یہ جدید طاقت کے ذرائع کی بنیادی طور پر یہی کارکردگی ہوتی ہے۔

ڈسچارج کی گہرائی (DoD) اور سائیکل زندگی: پورٹیبل آلات کے لیے DOE کے تجرباتی اعداد و شمار کیا ظاہر کرتے ہیں

پورٹیبل الیکٹرانکس میں بیٹریوں کی مدت کے حوالے سے ہم اپنی بیٹریوں کو کتنا گہرا ڈسچارج کرتے ہیں، اس کا بہت زیادہ اثر ہوتا ہے۔ امریکی محکمہ توانائی کی تحقیق کے مطابق، چھوٹی گہرائی میں ڈسچارج کرنا بہت فرق ڈالتا ہے۔ تقریباً 30 فیصد ڈسچارج گہرائی پر استعمال ہونے والی لیتھیم بیٹریاں عام طور پر 3,000 سے 5,000 چارج چکروں تک چلتی ہیں، جو باقاعدگی سے 80 فیصد تک خالی کی جانے والی بیٹریوں کی نسبت تقریباً تین گنا زیادہ ہے۔ جب ہم بیٹریوں کو بہت زیادہ استعمال کرتے ہیں، تو ایس ای آئی (SEI) لیئر تیزی سے بڑھتی ہے، اور گرمی کی صورت میں خاص طور پر لیتھیم پلیٹنگ جیسی خطرناک چیز بھی ہوتی ہے۔ اس قسم کے غلط استعمال سے بیٹریوں کی کارکردگی عام کی نسبت 40 فیصد تک تیزی سے خراب ہو سکتی ہے۔ پاور بینکس یا قابل اعتماد کارکردگی کی ضرورت والے طبی آلات جیسے روزمرہ کے آلات کے لیے، تقریباً 50 فیصد ڈسچارج گہرائی پر رہنا سروس لائف میں تقریباً 18 سے 24 ماہ تک کا اضافی وقت دیتا ہے۔ بیٹری ساز کمپنیاں عام طور پر یہ تجویز کرتی ہیں کہ چارج کی سطح کو زیادہ تر وقت 20 فیصد سے 80 فیصد کے درمیان رکھا جائے، بجائے اس کے کہ خالی سے مکمل تک جایا جائے۔ اس طریقہ کار سے مجموعی طور پر تقریباً 40 فیصد زیادہ استعمال ہونے والے چکر حاصل ہوتے ہیں، اس لیے بہت سی ڈیوائس ساز کمپنیاں اب اپنی مصنوعات کو جزوی چکر (partial cycling) کے خیال سے ڈیزائن کر رہی ہیں، جو بیٹری کی زندگی کو بڑھانے کا ایک عقلمند طریقہ ہے۔

زیادہ سے زیادہ پورٹیبل قابلِ شارج لیتھیم بیٹری کی طویل عمر کے لیے درجہ حرارت کا انتظام

حرارتی مثالی حد: 15–25°C کیوں تحلیل کو کم کرتا ہے اور لیتھیم پلیٹنگ یا حرارتی دباؤ سے بچاتا ہے

پورٹیبل ریچارج ایبل لیتھیم بیٹریاں 15 سے 25 درجہ سینٹی گریڈ کے درمیان درجہ حرارت پر رکھنے پر بہترین کارکردگی دکھاتی ہیں۔ جب وہ اس مثالی درجہ حرارت کی حد کے اندر ہوتی ہی ہیں، تو سولڈ الیکٹرولائٹ انٹرفیس (SEI) لیئر کی ترقی نمایاں طور پر سست ہو جاتی ہے، اور وقتاً فوقتاً لیتھیم مواد کا نقصان بھی کم ہوتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ بیٹری زیادہ دیر تک چلتی ہے بغیر حفاظتی معیار کو متاثر کیے۔ اگر ہم ان بیٹریز کو بہت سرد موسم میں چارج کریں، تو لیتھیم پلیٹنگ کا عمل ہو سکتا ہے کیونکہ آئنز الیکٹرولائٹ کے ذریعے بہت سست حرکت کرتے ہیں۔ اس سے بیٹری کے اندر خطرناک سوئی نما ساختیں وجود میں آتی ہیں جنہیں ڈینڈرائٹس کہا جاتا ہے۔ دوسری طرف، زیادہ درجہ حرارت پر چارج کرنے سے الیکٹرولائٹ محلول کو خراب کرنے والی مختلف کیمیائی رد عمل تیز ہو جاتی ہیں اور بیٹری کا کرنٹ کے مقابلے میں مزاحمت بڑھ جاتی ہے۔ جو لوگ چاہتے ہیں کہ ان کے آلے لمبے عرصے تک اچھی کارکردگی دکھائیں، ان کے لیے مستحکم درجہ حرارت والی جگہ پر بیٹریاں رکھنا ان تمام مسائل سے بچنے اور وقتاً فوقتاً اچھی کارکردگی برقرار رکھنے میں بڑا فرق ڈالتا ہے۔

حقیقی دنیا کے اثرات: 35°C کے مقابلے میں 20°C پر عمر کی مدت میں 40 فیصد کمی — لیپ ٹاپس، پاور بینکس اور طبی قابلِ حمل آلات کے لیے اس کے نتائج

جب بیٹریاں زیادہ حرارت میں کام کرتی ہیں یا رکھی رہتی ہیں، تو وقتاً فوقتاً ان کی کارکردگی پر واضح اثرات مرتب ہوتے ہیں۔ تحقیقات سے پتہ چلتا ہے کہ صرف 35 درجہ سیلسیس پر، معیاری 20C کے مقابلے میں، بیٹری کی زندگی تقریباً 40 فیصد تک کم ہو جاتی ہے۔ ایسا اس لیے ہوتا ہے کیونکہ بیٹری کے اندر کیمیائی رد عمل تیز ہو جاتے ہیں، جس کی وجہ سے SEI لیئر کا اضافہ اور الیکٹرولائٹ کا خراب ہونا شامل ہے۔ لیپ ٹاپ استعمال کرنے والے صارفین کو گرم ماحول میں کام کرتے وقت یہ بات نظر آ سکتی ہے - ان کی مشینیں صرف ایک بار چارج کرنے کے بعد معمول سے کم وقت تک چلتی ہیں اور ان کی صلاحیت تیزی سے کم ہو جاتی ہے۔ گرمیوں کے دنوں میں پارک شدہ گاڑیوں میں بھولی ہوئی پاور بینکس کے ساتھ بھی یہی ہوتا ہے۔ یہ مستقل طور پر خراب ہو جاتی ہیں، جس کی وجہ سے بعد میں ان پر بھروسہ کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ پورٹیبل مریض کے مانیٹرز جیسے طبی آلات کے لیے، درجہ حرارت کا انتظام بالکل نہایت اہم ہے۔ مناسب گرمی کنٹرول کے بغیر، یہ گیجٹس صحیح طریقے سے کام نہیں کریں گے اور خطرہ بھی بن سکتے ہیں۔ حالانکہ ان مسائل کو کم کرنے کے کچھ طریقے موجود ہیں، جیسے پیسویو کولنگ سسٹمز لگانا یا جہاں ممکن ہو، آلے کو براہ راست دھوپ سے دور رکھنا، لیکن زیادہ تر لوگوں کو شاید صرف یہ آگاہی کی ضرورت ہے کہ وہ اپنی الیکٹرانکس کو کہاں اور کیسے ذخیرہ کر رہے ہیں۔

پورٹیبل ریچارج ایبل لیتھیم بیٹری کی زندگی بڑھانے کے لیے چارج کی حالت کے اسمارٹ طریقے

20–80% ایس او سی کا اصول: وولٹیج تناؤ، کیتھوڈ کی استحکام، اور حقیقی دنیا میں لمبی عمر کے فوائد

لیتھیم آئن بیٹریوں کو تقریباً 20 فیصد سے 80 فیصد کے درمیان چارج رکھنا الیکٹروکیمسٹری تناؤ کو کم کرنے اور ان کی کل عمر کو لمبا کرنے میں مدد دیتا ہے۔ جب خلیات فی سیل تقریباً 4.1 وولٹ سے زیادہ بلند وولٹیج پر پہنچتے ہیں، تو کیتھوڈ کے مواد میں مسائل شروع ہو جاتے ہیں کیونکہ وہ ساختی طور پر خراب ہوتے ہیں اور الیکٹرولائٹ آکسیڈائز ہو جاتا ہے۔ دوسری طرف، بیٹریوں کو 20 فیصد سے نیچے بہت کم تک گرنے دینا غیر مستحکم اینوڈز کے لیے خطرہ پیدا کرتا ہے اور اس چیز کو جسے 'غیر قابل واپسی لیتھیم پلیٹنگ' کہا جاتا ہے۔ دونوں حالات سے بچنا درحقیقت SEI لیئرز کی تشکیل کو سست کرتا ہے اور الیکٹروڈز کو طویل عرصے تک سالم رکھتا ہے۔ حقیقی دنیا کی جانچ میں دکھایا گیا ہے کہ جو آلے اس جزوی چارجنگ کے نمونے پر عمل کرتے ہیں، وہ عام طور پر خالی سے مکمل طور پر بھرے جانے والے گیجیٹس کے مقابلے میں تقریباً 30 فیصد زیادہ عرصہ تک چلتے ہیں۔

جدید پورٹیبل ری چارج ایبل لیتھیم بیٹریوں کو مکمل طور پر خالی کرنے سے نقصان کیوں ہوتا ہے — وراثتی NiCd کے مفروضوں کا خاتمہ

نکل کیڈمیم بیٹریوں کو میموری کے مسائل سے بچنے کے لیے مکمل تخلیہ کی ضرورت ہوتی تھی، لیکن اب لیتھیم آئن ٹیکنا لوجی کے ساتھ چیزوں کا طریقہ مختلف ہے۔ صفر فیصد تک جانا درحقیقت ان بیٹریوں کو وقتاً فوقتاً نقصان پہنچاتا ہے۔ جب لوگ انہیں مسلسل مکمل طور پر خالی کرتے رہتے ہیں، تو دو اہم مسائل پیدا ہوتے ہیں: تانبے کا حل ہونا اور اینوڈ کا دراڑوں میں تقسیم ہونا۔ دیکھیں کہ تقریباً 500 چارج چکروں کے بعد کیا ہوتا ہے: وہ بیٹریاں جو ہر بار خالی ہو جاتی ہیں، ان کی صلاحیت میں تقریباً 25% زیادہ کمی واقع ہوتی ہے، ان کے مقابلے میں جنہیں 20% سے اوپر رکھا جاتا ہے۔ اور ایک اور پریشانی بھی ہے۔ گہرا تخلیہ بیٹری مینجمنٹ سسٹم میں انڈر والٹیج لاک آؤٹ کو متحرک کر سکتا ہے، اور ایک بار جب یہ ہو جائے، تو کبھی کبھی بیٹری ہمیشہ کے لیے کام کرنا بند کر دیتی ہے۔ اسی وجہ سے جزوی تخلیہ کتنا اہم ہے—یہ صرف ٹھیک نہیں ہے، بلکہ یہ واقعی اہم ہے اگر کوئی شخص چاہتا ہے کہ اس کی بیٹریاں لمبے عرصے تک چلیں۔

چارجنگ حکمت عملی کے معاوضے: تیز چارجنگ بمقابلہ قابلِ حمل ریچارجایبل لیتھیم بیٹری کی مدتِ استعمال

تیز چارجنگ زندگی کو یقیناً آسان بنا دیتی ہے، لیکن اس کی ایک قیمت بھی ہوتی ہے۔ یہ عمل درحقیقت بیٹری کی خرابی کو تیز کر دیتا ہے کیونکہ اس میں بہت زیادہ حرارت پیدا ہوتی ہے اور لیتھیم پلیٹنگ جیسی چیز بھی شامل ہوتی ہے۔ جب ہم بیٹریوں کے ذریعے بہت زیادہ کرنٹ پہنچاتے ہیں، تو وہ گرم ہو جاتی ہیں، جس کی وجہ سے SEI لیئر بے قابو ہو کر بڑھتی ہے اور قیمتی لیتھیم آئنز کو تباہ کر دیتی ہے۔ اس سے بھی بدتر یہ ہے کہ وقتاً فوقتاً اینوڈ پر دھاتی نشانات تشکیل پاتے ہیں۔ ان نشانات کی وجہ سے بیٹری کی صلاحیت عام چارجنگ طریقوں کے مقابلے میں تقریباً 40 فیصد تک کم ہو سکتی ہے۔ سستی چارجنگ بیٹری کے اندر موجود چیزوں کو محفوظ رکھتی ہے کیونکہ آئنز کو مناسب طریقے سے حرکت کرنے کا وقت ملتا ہے، لیکن آئیے حقیقت کو تسلیم کریں کہ زیادہ تر لوگ باہر ہوتے ہوئے اپنے آلات کو چارج ہونے کے لیے گھنٹوں انتظار کرنا پسند نہیں کرتے۔ ایک اچھا اصول یہ ہے کہ تیز چارجنگ کو صرف حقیقی ایمرجنسی کے لیے محفوظ رکھیں۔ روزمرہ استعمال کے لیے ہر ممکن حد تک 0.5C اور 1C کے درمیان اعتدال پسند چارجنگ کی رفتار پر ہی عمل کریں۔ اور تیز چارجنگ کے دوران بیٹری کو زیادہ گرم ہونے سے نقصان پہنچنے سے بچانے کے لیے درجہ حرارت پر نظر رکھنے کی یادداشت رکھیں۔

پورٹیبل ریچارج ایبل لیتھیم بیٹریوں کے لیے طویل مدتی اسٹوریج کی ہدایات

بہترین اسٹوریج کی حالت: 10 سے 15°C پر 40–60% SOC — صنعتی معیارات کے ذریعے تصدیق شدہ

جب قابلِ حمل لیتھیم بیٹریوں کو طویل مدت تک اسٹور کرنا ہو، تو تقریباً 40-60 فیصد چارج لیول پر رکھیں اور انہیں 10 سے 15 درجہ سینٹی گریڈ کے درمیان ایک ٹھنڈی جگہ پر رکھیں۔ یہ بہترین حد اندر موجود کیمیکلز کے خراب ہونے اور بیٹری کے نازک حصوں پر دباؤ کے خاتمے میں مدد دیتی ہے۔ اگر درجہ حرارت 25 درجہ سے زیادہ ہو جائے، تو گیس کے زیادہ جمع ہونے اور دیگر مسائل کی وجہ سے صورتحال تیزی سے خراب ہونا شروع ہو جاتی ہے۔ دوسری طرف، بیٹریوں کو بجلی کی بہت کم سطح پر رکھنے سے اندرونی دھاتی اجزاء کے حل ہونے اور مکمل طور پر خالی ہونے کی وجہ سے سنگین نقصان کا خطرہ بڑھ جاتا ہے۔ نمی ایک اور دشمن ہے - 60 فیصد سے زیادہ نمی ان کنٹیکٹس کو خراب کر دے گی، اس لیے انہیں سلیکا جیل کے پیکٹس جیسی خشک کرنے والی چیزوں کے ساتھ کسی برتن میں رکھنا بہترین رہتا ہے۔ بیٹری سیفٹی کی معروف تنظیموں (UL 1642، IEC 62133) یہی ہدایات دیتی ہیں، اور ان پر عمل کرنے سے عام طور پر ایک سال بعد بھی تقریباً 98 فیصد اصل طاقت برقرار رہتی ہے۔ تقریباً ہر تین ماہ بعد چارج کی حالت کی جانچ کرنا اور ضرورت پڑنے پر تقریباً آدھا چارج تک بحال کرنا نہیں بھولنا چاہیے۔ اسٹوریج کے دوران مکمل ڈسچارج لیتھیم بیٹریوں کے لیے واقعی برا ہوتا ہے کیونکہ یہ مستقل بنیادوں پر اینوڈ ڈھانچے کو متاثر کرتا ہے۔ پرانی NiCd اقسام کے برعکس جو کچھ بے ترتیبی برداشت کر سکتی تھیں، جدید لیتھیم بیٹریوں کو اسٹوریج سے نکالنے کے بعد مناسب طریقے سے کام کرنے کے لیے باقاعدہ توجہ کی ضرورت ہوتی ہے۔

پورٹیبل ریچارج ایبل لیتھیم بیٹریوں پر اکثر پوچھے جانے والے سوالات

درجہ حرارت لیتھیم بیٹری کی عمر پر کیسے اثر انداز ہوتا ہے؟

درجہ حرارت لیتھیم بیٹری کی کارکردگی پر بہت زیادہ اثر انداز ہوتا ہے۔ زیادہ درجہ حرارت پر چلانے سے کیمیائی رد عمل تیز ہو جاتے ہیں جو بیٹری کو خراب کرتے ہیں، جس کی وجہ سے اس کی عمر کم ہو جاتی ہے۔

لیتھیم آئن بیٹریوں کے لیے مثالی چارجنگ حد کیا ہے؟

لیتھیم آئن بیٹریوں کے لیے 20 فیصد سے 80 فیصد کے درمیان چارج برقرار رکھنا مثالی ہے کیونکہ اس سے ان پر دباؤ کم ہوتا ہے اور ان کی عمر لمبی ہوتی ہے۔

فاسٹ چارجنگ بیٹری کی صحت کے لیے نقصان دہ کیوں ہے؟

فاسٹ چارجنگ زیادہ حرارت پیدا کرتی ہے اور زیادہ کرنٹ کی مانگ کرتی ہے، جو پہننے کو تیز کرتی ہے اور صلاحیت کم کرنے والے لیتھیم ذخائر تشکیل دیتی ہے۔

لیتھیم بیٹریوں کے لیے بہترین اسٹوریج کی شرائط کیا ہیں؟

کیمیائی ٹوٹنے کو کم کرنے اور طویل عرصے تک چلنے کو یقینی بنانے کے لیے لیتھیم بیٹریوں کو 40-60 فیصد چارج پر اور 10-15°C کے درمیان ٹھنڈے ماحول میں اسٹور کریں۔