Өмрүнү тамамлайан литий-ион батареялар, кулланыламаз дурумда гөрүнселер бменен өнемли миктарда електрик энергияси ташыйабилир. Батареялар парчалама же малземе айырма ишлемине артык энергияйле гирерсе ички кыса девре, ашыры ысынма, йангын ве термал качак риски олушабилир. Ошондуктан коопсуз кайра иштетүүүн илк ашамаларындан бири, ячейкалерин контроллү бичкиимде бошалтылмасыдыр.

Бу изилдөөда изилдөөчү, 18650 бичкииминдеки литий-ион ячейкалери батареянын кендисини сывыйа далдырмадан бошалтан сырткы електрокимйасал разряд ыкмаини инжелемиштир. Батарея кутуп башлары платин теллер үзеринден содйум клорүр, NaCl, же потасйум карбонат, K₂CO₃, эритмесине багланмыш; батарея чыңалууи менен разряд токы еш заманлы оларак изленмиштир.

Хер ики туз ичкиин агырлыкча %5, %10 ве %20 деришимлер каршылаштырылмыштыр. Деришим йүкселдикче баштапкы разряд токы ве илк саатлерде актарылан кубат генел оларак артмыштыр. NaCl эритмелериндеки баштапкы токлары %5, %10 ве %20 ичкиин сырасыйла 113,4, 163,3 ве 240 мА оларак билдирилген. Изилдөөнын жыйынтык бөлүмүне гөре %20 K₂CO₃, %20 NaCl’ден болжол менен 100 мА даха жогорку баштапкы токы үретмиштир.

Тахмини баштапкы энергияси 12.580 мWх кабул едилдигинде %20 K₂CO₃ эритмеси 9595 мWх, йани энергиянин %76,3’үнү ячейкаден чекмиштир. %20 NaCl кошулунда 8158 мWх ве %64,8 ораны елде едилмиштир. K₂CO₃ даха кыса сүреде даха фазла энергия актарыркен NaCl ячейкалери даха төмөн сон чыңалууе индирмиштир.

Анжак “даха фазла энергия чекилмеси” менен “батареянын коопсуз бичкиимде тамамен бошалмасы” ошол эле жыйынтык дегилдир. %20 K₂CO₃ тажрыйбаинде болжол менен 2985 мWх, йани баштапкы энергиясинин %23,7’си ячейкаде калмыштыр. Үстелик изилдөө, коопсуз меканик кайра иштетүү ичкиин кабул едилмеси герекен артык энергия же ачык девре чыңалууи сынырыны танымламамыштыр.

Изилдөөчү жогорку баштапкы токынын Joule ысынмасыны ве чыңалуу гери сычрамасыны артырабмененжегини белиртмектедир. Буна рагмен тажрыйбалерде ячейка сыжаклыгы систематик бичкиимде кайдедилмемиш, динленме сонрасындаки чыңалуу гери сычрамасы түздөн-түз өлчүлмемиш ве чоклу ячейка өлчегинде термал коопсузк сынанмамыштыр. Жыйынтыклар бу неденле ендүстрийел уйгулама речетеси дегил, чыңалууле бирликте ток ве энергиянин де изленмеси геректигини гөстерен бир лаборатувар өн изилдөөсы оларак дегерлендирилмелидир.

Батареяларын кайра иштетүүден өнже бошалтылмасы неден гереклидир?

Литий-ион батареяларын кайра иштетүүү генелликле ики ана ашамадан олушур. Илк ашамада батареялар бошалтылыр, сөкүлүр, парчаланыр ве ар башка малземе груплары айрылыр. Даха сонра пирометалуржик, хидрометалуржик же түздөн-түз кайра иштетүү ыкмалерийле литйум, никел, кобалт ве дигер бмененшенлер казанылмайа чалышылыр.

Меканик парчалама сырасында позитиф ве негатиф електротларын темас етмеси кубатлү бир ички кыса девре олуштурабилир. Ячейкаде артык энергия варса бу кыса девре:

• Хызлы температура йүкселмесине,
• Йаныжы електролитин тутушмасына,
• Басынч артышына,
• Зехирли же ашындырыжы газ олушумуна,
• Комшу батареялара йайылан термал качага

неден олабилир. Ошондуктан разряд, гана энергия веримлилигийле дегил ишчи коопсузги, екипман коопсузги ве тесис йангын рискийле де илгилидир.

Електрокимйасал разряд кантип изилдөөктадыр?

Електрокимйасал разрядда мененткен бир туз эритмеси, батарея учлары арасында контроллү бир електрик йолу олуштурур. Чөзелти ве електрот ара йүзлери бирликте бир електриксел йүк гиби давраныр. Батареядан гечен ток заманла ячейканин энергиясини азалтыр.

Геленексел уйгуламаларда батареянын бүтүнү же кутуп учлары эритмейе далдырылабилир. Анжак өзелликле NaCl гиби клорүрлү эритмелер кутуп башларында йогун корозйона ве йан тепкимелере йол ачабилир. Корозйон табакалары терминал чыңалууини ве девре токыны дегиштиререк батареянын герчек дурумунун анлашылмасыны кубатлештиребилир.

Изилдөөда кулланылан сырткы разряд дүзенинде батарея сывынын сырткыында быракылмыштыр. Батареянын ики кутбу платин теллерле эритмейе багланмыштыр. Бөйлеже:

• Батарея кутуп башларынын түздөн-түз сывыйла темасы өнленмиш,
• Корозйонун өлчөөлере еткисинин азалтылмасы амачланмыш,
• Герилим ве токын айры өлчөө жихазларыйла изленмеси сагланмыш,
• Електролит түрү ве деришиминин електриксел еткиси даха контроллү изилденген.

Шекил 1’деки тажрыйба дүзенеги не гөстермектедир?

Изилдөөнын 8. сайфасындаки Шекил 1 ики ар башка баглантыйы гөстермектедир. А бөлүмүнде волтметре батареяйа паралел багланмыш ве платин теллер сулу туз эритмесине узатылмыштыр. Бу дүзен, разряд сырасында ячейка чыңалууинин изленмеси ичкиин кулланылмыштыр.

Б бөлүмүнде амперметре разряд хаттына сери оларак екленмиштир. Батареядан чыкан ток; амперметре, платин теллер ве туз эритмесинден олушан хат үзеринден долашмыштыр. Волтметерин жогорку ички диренжи неденийле волтметре колундан гечен токын ихмал едмененбилир олдугу кабул едилмиштир.

Бу сырткы багланты өнемли бир ыкмасел айрымдыр. Тажрыйба, батареянын сывы ичкиине атылмасыны дегил; батарея учларынын сырткыарыдан бир електролит девресине багланмасыны инжелемектедир. Изилдөө, түздөн-түз батарея далдырма ыкмаинин коопсузгини же корозйон давранышыны тажрыйбасел оларак каршылаштырмамыштыр.

Ханги батарея кулланылмыштыр?

Тажрыйбалерде Panasonic/Cameron Sino ЖС-НЖР18650Б адыйла вермененн, силиндирик 18650 бичкииминдеки ячейкалер кулланылмыштыр. Изилдөөда белиртмененн темел өзелликлер шөйледир:

Хер тажрыйбаде йени бир ячейка кулланылдыгы белгиленген. Буна каршы хер кошулун кач көз карандысыз ячейкайле текрарландыгы ачыкланмамыштыр. Графиклерде хата чубугу же тажрыйбалер арасы дегишкенлик булунмадыгындан сунулан егрмененрин тек тажрыйбалери темсил етмеси мүмкүндүр; метин бу конуда кесин билги вермемектедир.

Изилдөө ячейкалери базы бөлүмлерде “там зарядлы” оларак танымламактадыр. Анжак билдирмененн 3,7–3,8 В баштапкы дегерлери, ошол эле таблода вермененн 4,2 В азами чыңалууден төмөнтүр. Ошондуктан ячейкалерин герчек баштапкы долулук ораны там оларак ачыкланмамыштыр.

Ханги разряд эритмелери каршылаштырылмыштыр?

Ики ар башка сулу туз эритмеси кулланылмыштыр:

• Содйум клорүр, NaCl,
• Потасйум карбонат, K₂CO₃.

Хер туз агырлыкча %5, %10 ве %20 деришимлерде хазырланмыштыр. K₂CO₃ сафлыгы %99,9, NaCl сафлыгы %98 оларак берилген. Чөзелтмененр деийонизе суйла хазырланмыш ве узун сүрен тажрыйбалерде бухарлашан суйу телафи етмек ичкиин системе су екленмиштир.

Изилдөөчү екленен су миктарынын топлам хажме гөре кичине олдугуну ве туз деришиминин өнемли өлчүде дегишмедигини варсаймыштыр. Анжак тажрыйба сырасында:

• Герчек туз деришими,
• Електриксел мененткенлик,
• пХ,
• Електролит сыжаклыгы,
• Бухарлашма миктары

өлчөнгөн эмес же баяндалган эмес. Ошондуктан узун сүрели тажрыйбалерде эритменин сабит калдыгы варсайымы түздөн-түз тастыкталган эмес.

Герилим ве ток ханги жихазларла өлчүлмүштүр?

Батарея чыңалууи Fluke 87 В ТРМС ендүстрийел мултиметрейле, карарлы дурум разряд токы исе Fluke 8842А 5,5 басамаклы маса типи мултиметрейле өлчүлмүштүр. Амперметренин төмөн ички диренжинин разряд йолуну өнемли өлчүде дегиштирмедиги кабул едилмиштир.

Өрнеклеме аралыгы, отоматик вери кайыт системи, жихаз догрулугу, калибрасйон тарихи ве өлчөө белирсизлиги ачыкланмамыштыр. Узунлугу йүзлерже саате йаклашан тажрыйбалерде дегерлерин ханги сыклыкла кайдедилдиги де белиртилмемиштир.

Ешдегер девре кантип танымланмыштыр?

Изилдөөнын 10. сайфасындаки Шекил 2; батареянын ички диренжини, платин теллери, волтметрейи, амперметрейи ве туз эритмесини айры диренчлерле темсил етмектедир:

• \(R_1\): Волтметре багланты теллеринин диренжи,
• \(R_2\): Платин теллерин диренжи,
• \(R_3\): Батареянын ички диренжи,
• \(R_4\): Туз эритмесинин еткин диренжи,
• \(R_5\): Волтметренин ички диренжи,
• \(R_6\): Амперметренин ички диренжи.

Идеал йаклашымла волтметре диренжи чок чоң, амперметре диренжи исе сыфыра йакын кабул едилмиштир. Бу дурумда амперметренин гөстердиги токын разряд токына тең олдугу варсайылмыштыр:

\[ I_{Amm}=I_{Dis} \]

Метинде Kirchhoff ток илишкиси шу бичкиимде берилген:

\[ I_{Dis}=I_{Amm}=I_v+I_{int} \]

Бурадаки дегишкен ачыкламалары метинде карышык бичкиимде йазылмыштыр. Волтметре колундаки токын болжол менен сыфыр олдугу кабул едилдигинде өлчүлен амперметре токы ана разряд токыны темсил етмектедир. Анжак \(I_{int}\) ве \(I_v\) семболлеринин танымы жүмле ичкиинде ачык ве тутарлы бичкиимде верилмемиштир.

Анлык кубат ве топлам энергия кантип хесапланмыштыр?

Анлык електрик гүжү, өлчүлен терминал чыңалууи менен разряд токынын чарпымы оларак хесапланмыштыр:

\[ P(t)=V_{dis}(t)I_{dis}(t) \]

• \(P(t)\): Анлык разряд гүжүдүр.
• \(V_{dis}(t)\): Дезаряд сырасындаки батарея чыңалууидир.
• \(I_{dis}(t)\): Туз эритмеси үзеринден гечен разряд токыдыр.

Топлам чекмененн энергия, кубат-заман егрисинин интегралийле хесапланмыштыр:

\[ E=\int P_{dis}(t)\,dt =\int V_{dis}(t)I_{dis}(t)\,dt \]

Бу хесаплама батареядан деврейе актарылан електрик энергиясини тахмин етмектедир. Тажрыйба дүзенегинде бу энергия бир деполама системине актарылмамыш; електролит, теллер, жихазлар ве електрокимйасал йан тепкмененр үзеринде харжанмыштыр.

Ошондуктан “чекмененн энергия” же “батареядан узаклаштырылан энергия” ифаделери тажрыйба ичкиин даха догрудур. Герчек анламда энергия гери казанымы ичкиин айрыжа дөнүштүрүжү, деполама бирими ве дөнүшүм верими өлчөөү герекир.

Герилим егрмененри не гөстермиштир?

Изилдөөнын 11. сайфасындаки Шекил 3А, NaCl эритмелериндеки; Шекил 3Б исе K₂CO₃ эритмелериндеки чыңалуу дегишимини гөстермектедир. Хер ики електролитте де деришим йүкселдигинде чыңалуу илк саатлерде даха хызлы дүшмүштүр.

NaCl ичкиин:

• %5 эритме ен йаваш чыңалуу дүшүшүнү гөстермиштир.
• %10 ве %20 егрмененри бирбирине йаклашмыштыр.
• %10 ве %20 кошулларында сон чыңалуулер сырасыйла болжол менен 0,62 ве 0,65 В оларак билдирилген.

K₂CO₃ ичкиин:

• %10 ве %20 эритмелер хызлы баштапкы дүшүшү үретмиштир.
• Сон чыңалуулер болжол менен 2,06 ве 2,02 В дүзейинде калмыштыр.
• %5 K₂CO₃ даха йаваш дүшүш гөстермиштир.

Графиклер, NaCl’нин ячейка чыңалууини даха төмөн бир севийейе индирдигини; K₂CO₃’нин исе даха жогорку бир сон чыңалууде токы нередейсе сыфыра йаклаштырдыгыны гөстермектедир.

Даха төмөн сон чыңалуу отоматик оларак даха фазла йарарлы энергия чекилдиги анламына гелмемиштир. NaCl’де клор олушуму ве башка йан тепкимелерин електрон түкетебмененжеги тартышылмыштыр. Анжак тажрыйбаде чыкан газларын бмененшими кимйасал анализле өлчөнгөн эмес.

Деришимин еткиси неден %10’дан сонра азалмыш олабилир?

Изилдөөчү, төмөн ве орта деришимлерде даха фазла ийон булунмасынын эритменин електриксел мененткенлигини йүкселттигини өне сүрмектедир. Изилдөөда мененткенлик илишкиси шу бичкиимде берилген:

\[ \sigma= \sum_i \frac{z_i^2Fc_i u_iD_i}{RT} \]

• \(\sigma\): Ийоник мененткенлик,
• \(z_i\): Ийон йүкү,
• \(F\): Фарадай сабити,
• \(c_i\): Ийон деришими,
• \(u_i\): Ийон харекетлилиги,
• \(D_i\): Дифүзйон катсайысы,
• \(R\): Газ сабити,
• \(T\): Мутлак температура.

%10 менен %20 арасындаки чыңалуу егрмененринин йакынлашмасы, жогорку деришимде ийон-ийон еткмененшимлеринин артмасы ве харекетлилигин сынырланмасыйла ачыкланмыштыр.

Анжак эритмелерин мененткенлиги түздөн-түз өлчөнгөн эмес. Ошондуктан деришим, ийон харекетлилиги ве ток арасындаки ачыклама, өлчүлмүш мененткенлик верисине дегил гөзленен електриксел давраныша дайанан бир йорумдур.

Дезаряд токы заманла кантип дегишмиштир?

Изилдөөнын 14. сайфасындаки Шекил 4, бүтүн кошулларда токын тажрыйба башлангыжында ен жогорку олдугуну ве заманла хызла азалдыгыны гөстермектедир. Батарея чыңалууи дүштүкче ве систем електрокимйасал денгейе йаклаштыкча ток сыфыра йаклашмыштыр.

NaCl ичкиин билдирмененн баштапкы токлары шөйледир:

Жыйынтык бөлүмүнде %20 K₂CO₃’нин баштапкы токынын %20 NaCl’ден болжол менен 100 мА даха жогорку олдугу белгиленген. Буна гөре K₂CO₃’нин баштапкыта батареядан даха хызлы энергия чектиги сонужуна улашылмыштыр.

Butler–Volmer денклеми кантип кулланылмыштыр?

Акымын чыңалуу фаркына баглы давранышы Butler–Volmer денклемийле ачыкланмыштыр:

\[ j=j_0 \left[ \exp\left( \frac{\alpha nF(E-E_0)}{RT} \right) - \exp\left( -\frac{(1-\alpha)nF(E-E_0)}{RT} \right) \right] \]

• \(j\): Акым тыгыздыгы,
• \(j_0\): Дегишим ток тыгыздыгы,
• \(E\): Електрот же батарея потансийели,
• \(E_0\): Денге потансийели,
• \(\alpha\): Йүк актарым катсайысы,
• \(n\): Актарылан електрон сайысы,
• \(F\): Фарадай сабити,
• \(R\): Газ сабити,
• \(T\): Мутлак температура.

Изилдөөчү бу денклеми токын неден баштапкыта жогорку, сонрасында төмөн олдугуну нител оларак ачыкламак ичкиин кулланмыштыр. Денклем тажрыйба вермененрине уйдурулмамыш; \(j_0\), \(\alpha\), \(E_0\) же дигер параметрелер өлчөнгөн эмес. Демек Butler–Volmer модельи бурада сандык бир кинетик анализ дегил, ачыклайыжы бир черчеведир.

Йүксек баштапкы токы неден коопсузк риски олуштурабилир?

Даха жогорку ток энергия чекме сүресини кысалтабилир. Муну менен бирге батареянын, баглантыларын ве эритменин диренчлери үзеринде ысы олушур. Изилдөөнын анлатысында Joule ысынмасы шу илишкийле ифаде едилмектедир:

\[ P_{ohmik}=I_{dis}^2R \]

Акым ики катына чыктыгында ошол эле диренчте ысынма гүжү дөрт катына чыкабилир. Ошондуктан чок сайыда ячейканин ошол эле эритмеде еш заманлы бошалтылдыгы бир кайра иштетүү тесисинде баштапкы токы критик хâле гелебилир.

Изилдөөда тек ячейка тажрыйбалериндеки температура артышынын өнемсиз олдугу мененри сүрүлмектедир. Анжак ыкма бөлүмүнде термокупл, температура сенсөрү, термал камера же температура-заман вериси жок. Ошондуктан ысынманын өнемсиз олдугу ифадеси нижел тажрыйбасел өлчөөле дестекленмемиштир.

Акым егриси неден гана чыңалууден даха йарарлы олабилир?

Батарея учларында корозйон же електрокимйасал йан үрүн олушурса төмөн терминал чыңалууи ячейканин герчектен бошалдыгыны гөстермейебилир. Герилим, гечижи кутуплашма ве девре үзериндеки охмик кайыплардан еткмененнебилир.

Акымын сыфыра йаклашмасы, эритмеден анламлы энергия актарымынын сона ердигине илишкин ек билги саглар. Ани бир ток артышы исе:

• Кыса девре,
• Багланты хатасы,
• Електролит диренжиндеки ани дегишим,
• Контролсүз електрокимйасал реаксийон

ишарети олабилир. Ошондуктан изилдөө, кайра иштетүү өн ишлеминде гана чыңалуу ешиги йерине чыңалуу ве токын бирликте изленмесини өнермектедир.

Муну менен бирге токын сыфыра йаклашмасы да ячейканин бүтүн кимйасал энергиясинин узаклаштырылдыгыны тек башына канытламаз. K₂CO₃ тажрыйбалеринде ток сона йаклашыркен өнемли миктарда тахмини энергия ячейкаде калмыштыр.

Анлык кубат жыйынтыклары кантипдыр?

Изилдөөнын 17. сайфасындаки Шекил 5, чыңалуу ве токын чарпымындан хесапланан анлык гүжү гөстермектедир. Гүч бүтүн кошулларда баштапкыта ен жогорку олмуш, илк саатлерде хызла дүшмүш ве даха сонра сыфыра йаклашмыштыр.

NaCl ичкиин вермененн ики баштапкы гүжү шөйледир:

• %5 NaCl: болжол менен 435 мW,
• %20 NaCl: болжол менен 920 мW.

K₂CO₃’нин баштапкы кубатлери ошол эле деришимлерде NaCl’ден даха жогорку гөрүнмектедир. Буна каршы NaCl’де төмөн кубатле девам еден разряд даха узун сүрмүштүр.

Бу жыйынтык ики ар башка сүреч хедефи арасында денге курулмасы геректигини гөстермектедир:

• Йүксек кубат: Енержийи даха кыса сүреде узаклаштырыр бирок ысынма ве гери сычрама рискини артырабилир.
• Дүшүк кубат: Ысыл йүкү азалтабилир бирок ишлем сүресини йүзлерже саате узатабилир.

Күмүлатиф энергия егрмененри не гөстермиштир?

Изилдөөнын 19. сайфасындаки Шекил 6, заман бойунжа батареядан чекмененн энергиянин бирикимли топламыны гөстермектедир. Егрмененрин ен дик бөлүмү илк 25–50 саат арасындадыр.

Йүксек деришимли %10 ве %20 эритмелерде энергиянин өнемли бир бөлүмү илк 25 саатте чекилмиштир. Йаклашык 50 сааттен сонра күмүлатиф энергия егрмененри чоң өлчүде йатайлашмыш ве ек ишлем сүресинин казандырдыгы энергия азалмыштыр.

Буна рагмен чыңалуу ве ток кайытларынын базы кошулларда болжол менен 200–400 саате кадар сүрдүгү гөрүлмектедир. Бу сүрелер, тек ячейка дүзейинде бменен ендүстрийел чеврим сүреси ачысындан өнемли бир сынырлылыктыр.

Хер електролитте не кадар энергия чекилмиштир?

Изилдөө бүтүн ячейкалерин баштапкы энергиясини болжол менен 12.580 мWх кабул етмиштир:

%20 K₂CO₃ кошулу, %20 NaCl’ден 1437 мWх даха фазла энергия чекмиштир. Буна рагмен баштапкы энергиясинин болжол менен дөртте бири ячейкаде калмыштыр.

Бу жыйынтык, изилдөөнын “тамамен бошалтма” ифадесийле там оларак өртүшмемектедир. Тажрыйба, инжеленен сырткы електрокимйасал деврейле еришмененбмененн энергияйи хесапламакта; ячейка ичкиинде електро-кимйасал оларак калабмененжек бүтүн артык энергияйи ортадан калдырмамактадыр.

K₂CO₃ неден даха ийи жыйынтык вермиш олабилир?

Изилдөө K₂CO₃’нин авантажыны ашагыдаки гөзлемлерле ачыкламактадыр:

• Баштапкы токы NaCl’ден даха жогоркутир.
• Илк саатлерде даха жогорку кубат актарылмыштыр.
• Енержинин чоң бөлүмү даха кыса сүреде чекилмиштир.
• %20 эритмеде топлам чекмененн энергия %76,3’е улашмыштыр.
• Клорүрлү эритмейе өзгү кутуп корозйону ве клор ичкиерен йан тепкмененрден качынылабилир.

Изилдөөчү потасйум ийонларынын содйум ийонларындан даха колай харекет едебмененжегини ве бунун даха жогорку тока каткы саглайабмененжегини белиртмектедир. Анжак эритмелерин ийоник мененткенлиги, електрот кинетиги же газ үрүнлери түздөн-түз өлчүлмедиги ичкиин бу меканизма кесин оларак тастыкталган эмес.

NaCl’нин даха төмөн сон чыңалуу сагламасы авантаж бы?

NaCl эритмелери ячейкайи болжол менен 0,62–0,65 В’а кадар дүшүрүркен K₂CO₃ болжол менен 2,02–2,06 В дүзейинде калмыштыр. Илк бакышта NaCl даха там бир разряд сагламыш гиби гөрүнебилир.

Буна каршы энергия интеграли K₂CO₃’де даха фазла энергия чекилдигини гөстермектедир. Изилдөөчү NaCl’де су айрышмасынын йанында клор ичкиерен йан реаксийонларын герчеклешебмененжегини, бу реаксийонларын чыңалуу дегерини дүшүрдүгүнү мененри сүрмектедир.

Изилдөөда газ анализи, корозйон үрүнү анализи же електролит кимйасы йапылмамыштыр. Ошондуктан NaCl’деки төмөн чыңалууин не кадарынын герчек ячейка энергияси азалмасындан, не кадарынын електрот кутуплашмасы ве йан тепкмененрден булакландыгы кесин оларак белирленемемектедир.

Герилим гери сычрамасы эмне?

Батарея йүк алтындайкен терминал чыңалууи; ички диренч, електрот кутуплашмасы ве деришим градйанлары неденийле ачык девре дегеринден төмөн олабилир. Дезаряд йолу калдырылдыктан сонра ийон дагылымы йениден денгеленир ве чыңалуу текрар йүкселебилир. Бу давраныш чыңалуу гери сычрамасы оларак адландырылыр.

Изилдөө, даха чоң разряд токынын даха чоң охмик дүшүш ве даха кубатлү гери сычрама олуштурабмененжегини белиртмектедир. Бу коопсузк ачысындан өнемлидир; разрядын хемен сонунда төмөн гөрүнен чыңалуу бир сүре сонра йениден йүкселебилир.

Анжак изилдөөда:

• Дезаряд сонрасында белирленмиш бир динленме сүреси,
• Ачык девре чыңалууи-заман егриси,
• Гери сычраманын волт жинсинден чоңлүгү,
• Електролитлер арасы гери сычрама каршылаштырмасы

верилмемиштир. Ошондуктан “жогорку ток даха чоң гери сычрама олуштурур” сонужу тажрыйбаин түздөн-түз өлчүлмүш булгусу дегил, изилдөөчүнын електрокимйасал йорубу.

Енержи герчектен гери казанылмыш бы?

Хайыр. Изилдөө батареядан чекмененн энергияйи хесапламыш, бирок бу энергияйи електриксел оларак деполамамыштыр. Туз эритмеси контроллү бир йүк гиби давранмыш ве энергия агырлыклы оларак:

• Ысыйа,
• Електролиз ве башка кимйасал реаксийонлара,
• Багланты ве өлчөө девреси кайыпларына

дөнүшмүштүр.

Изилдөөчү гележекте төмөн батарея чыңалууини йүкселтмек ичкиин бир DC-DC йүкселтижи кулланылабмененжегини өнермиштир:

\[ V_{out}=\frac{V_{in}}{1-D} \]

• \(V_{in}\): Батареядан гелен гириш чыңалууи,
• \(V_{out}\): Дөнүштүрүлмүш чыкыш чыңалууи,
• \(D\): 0 менен 1 арасындаки гөрев ораныдыр.

Анжак тажрыйба дүзенегинде йүкселтижи дөнүштүрүжү, энергия деполама үнитеси же дөнүшүм верими өлчөөү жок. Демек кубат електронигийле энергия хасады изилдөөнын тажрыйбасел сонужу дегил, гележекте дененебмененжек бир өнеридир.

Изилдөөнын дестекледиги жыйынтыклар нелердир?

• Дыш електрокимйасал баглантыйла батарея чыңалууи ве токы еш заманлы оларак изленебилмиштир.
• Туз түрү ве деришими баштапкы токыны, чыңалуу дүшүшүнү ве чекмененн энергия миктарыны өнемли өлчүде дегиштирмиштир.
• Даха жогорку деришимлер илк саатлерде даха жогорку ток ве кубат үретмиштир.
• Инжеленен кошуллар ичкиинде %20 K₂CO₃ ен жогорку хесапланан энергия чекме ораныны сагламыштыр.
• Енержинин чоң бөлүмү илк 25–50 саат ичкиинде актарылмыштыр.
• Йалнызжа чыңалуу йерине ток ве кубат излеменин разрядын мененрлейиши хаккында ек билги саглайабмененжеги гөстерилмиштир.
• Батареяйы сывынын сырткыында тутмак, кутуп башы корозйонунун өлчөөлере еткисини азалтабмененжек бир тажрыйба йаклашыбы.

Изилдөө нейи далилдебейт?

• %20 K₂CO₃’нин батареяйы тамамен энергиясиз хâле гетирдигини далилдебейт.
• Ячейканин меканик парчалама ичкиин коопсуз бир артык энергия сынырына улаштыгыны көрсөтпөйт.
• Даха жогорку токын тажрыйбаде өлчүлмүш бир температура артышына же термал качага йол ачтыгыны көрсөтпөйт.
• Герилим гери сычрамасынын чоңлүгүнү түздөн-түз өлчмемектедир.
• Чекмененн энергиянин деполандыгыны же йениден кулланылдыгыны көрсөтпөйт.
• NaCl тажрыйбаинде клор газы олушумуну кимйасал анализле догруламамактадыр.
• Өмрүнү тамамламыш, хасарлы же ар башка саглык дурумундаки батареяларда ошол эле жыйынтыкларын алынажагыны көрсөтпөйт.
• Бирден фазла ячейканин ошол эле анда бошалтылдыгы ендүстрийел системин коопсузгини көрсөтпөйт.
• Фарклы батарея кимйалары, модүллер же електрикли арач пакетлери ичкиин ошол эле оптимуму далилдебейт.
• Платин теллерин чоң өлчекли кайра иштетүү ичкиин економик олдугуну көрсөтпөйт.

Түркия’деки батарея кайра иштетүүү ачысындан не ифаде етмектедир?

Електрикли арачларын, ташынабилир електроник жихазларын ве энергия деполама системлеринин йайгынлашмасыйла Түркия’де де ар башка кимйалара ве ар башка хасар дурумларына сахип батареяларын коопсуз бичкиимде ташынмасы, деполанмасы ве гери дөнүштүрүлмеси өнем казанажактыр.

Изилдөөнын Түркия ачысындан ен дегерли месажы, разряд сүрежинин гана терминал чыңалууине бакыларак йөнетилмемеси геректигидир. Ендүстрийел бир өн ишлем системи шу дегишкенлери бирликте излемелидир:

• Ячейка же модүл чыңалууи,
• Дезаряд токы,
• Анлык кубат ве күмүлатиф энергия,
• Ячейка ве електролит сыжаклыгы,
• Динленме сонрасындаки чыңалуу гери сычрамасы,
• Газ олушуму ве електролит кимйасы,
• Кыса девре же анормал ток сычрамалары.

Йерел өлчекте йапылажак девам изилдөөларында герчек өмрүнү тамамламыш ячейкалерин, ар башка кимйаларын ве чоклу батарея дүзенлеринин кулланылмасы; кабул едмененбилир артык энергия сынырынын өлчүлмеси ве разряд сонрасы меканик ишлеменин коопсузгинин догруланмасы герекир.

Бу изилдөө бирейсел кулланыжыларын батареялары тузлу суда бошалтмасы ичкиин бир уйгулама талиматы оларак гөрүлмемелидир. Хасарлы же зарядлы литий-ион батареяларла контролсүз ишлем йапмак йангын, патлама, ашындырыжы мадде ве зехирли газ риски догурабилир. Уйгуламалар гана уйгун хаваландырма, излеме, йангын коопсузги ве атык йөнетими булунан професйонел тесислерде дегерлендирилмелидир.

Изилдөөнын Ыкмаи ве Жыйынтыктары

Тажрыйбасел ыкма өзети

Алты тажрыйба кошулунун энергия каршылаштырмасы

NaCl ве K₂CO₃ каршылаштырмасы

Изилдөөдаки өнемли ички тутарсызлыклар

Изилдөөнын кубатлү йөнлери

• Герилим ве токын бирликте өлчүлмесини саглайан ачык бир тажрыйба девреси сунмуштур.
• Батареяйы эритменин сырткыында тутарак терминал корозйонунун өлчөөлере еткисини азалтмыштыр.
• Ики тузу үч ар башка деришимде каршылаштырмыштыр.
• Анлык кубат ве күмүлатиф энергия хесапламыштыр.
• Ишлем сүресинин энергия чекме веримине еткисини гөстермиштир.
• Йүксек баштапкы токынын ендүстрийел өлчекте термал риск йаратабмененжегини гүндеме гетирмиштир.
• Енержи чекиминин чоң бөлүмүнүн илк 25–50 саатте герчеклештигини гөстермиштир.

Изилдөөнын темел сынырлылыклары

• Изилдөө хакем дегерлендирмесинден гечмемиштир.
• Йазар билгиси йүкленен изилдөөнын башлык сайфасында жок.
• Йалнызжа йени ве тек тип NCA ячейка изилденген.
• Герчек өмрүнү тамамламыш же хасарлы ячейкалер кулланылмамыштыр.
• Багымсыз тажрыйба текрарларынын сайысы ачыкланмамыштыр.
• Хата чубуклары ве истатистиксел белирсизлик жок.
• Акым ве чыңалууин өрнеклеме сыклыгы ачыкланмамыштыр.
• Батарея ве електролит температуралары кайдедилмемиштир.
• Герилим гери сычрамасы өлчөнгөн эмес.
• Газ үрүнлери ве електролит кимйасы анализ едилмемиштир.
• Чөзелти мененткенлиги түздөн-түз өлчөнгөн эмес.
• Узун тажрыйбалерде су екленмесине рагмен герчек деришим изленмемиштир.
• Гүвенли кайра иштетүү ичкиин хедеф чыңалуу же артык энергия сыныры танымланмамыштыр.
• Ен ийи кошулда дахи болжол менен %23,7 тахмини энергия ячейкаде калмыштыр.
• Енержи деполама же герчек энергия гери казаным системи курулмамыштыр.
• Платин теллерин өлчекленебилир малийети инжеленмемиштир.
• Чоклу ячейка, модүл ве батарея пакети тажрыйбалери йапылмамыштыр.

Жыйынтыклары кубатлендирежек ек тажрыйбалер

• Хер кошулун чок сайыда көз карандысыз ячейкайле текрарланмасы,
• Орталама, стандарт сапма ве гүвен аралыкларынын верилмеси,
• Ячейка ве електролит температураларынын сүрекли кайдедилмеси,
• Дезаряд сонрасында ен аз биркач саатлик ачык девре чыңалууи өлчөөү,
• Герилим гери сычрамасынын түздөн-түз каршылаштырылмасы,
• Електролит мененткенлиги ве пХ дегишиминин өлчүлмеси,
• Чыкан газларын кимйасал анализинин йапылмасы,
• Дезаряд сонрасы артык энергия ве заряд дурумунун көз карандысыз ыкмале белирленмеси,
• Герчек өмрүнү тамамламыш ве ар башка саглык дурумундаки ячейкалерин кулланылмасы,
• ЛФП, НМЖ ве дигер ячейка кимйаларынын каршылаштырылмасы,
• Чоклу ячейка тажрыйбалеринде термал йайылымын өлчүлмеси,
• Дүшүк малийетли електрот малземелеринин платинле каршылаштырылмасы,
• DC-DC дөнүштүрүжүйле герчек энергия хасады ве дөнүшүм верими өлчөөү,
• Дезаряд сонрасы контроллү меканик ишлем коопсузгинин сынанмасы

Булак ве Ыкма Эскертүү

• Изилдөөнын өзгүн ады: Ележтрожхемижал Дисжхарге Оптимизатион фор Сафе Режйжлинг оф Liтхиум-Ыон Баттериес
• Йазар: Жаи Wен
• Йазар сайысы: SSRN ресмî кайдында тек йазар гөстерилмектедир.
• Илетишим йазары: Жаи Wен
• Еш каткы же еш биринжи йазарлык: Уйгуланабилир дегилдир; икинжи бир йазар жок.
• Курум: Зхежианг Университй, Кытай
• Бөлүм билгиси: Йүкленен изилдөө метнинде ве еришмененбмененн SSRN кайыт өзетинде белиртилмемиштир.
• Йазар билгиси уйарысы: Йүкленен изилдөө метнинин башлык сайфасында йазар, курум ве е-поста билгиси жок. Библийографик кимлик SSRN ресмî кайдындан догруланмыштыр.
• Изилдөө йылы: 2026
• Кесин йүклеме тарихи: Йүкленен метинде белиртилмемиштир; кесин гүн бу дегерлендирмеде догруланамамыштыр.
• Булак түрү: Хакем дегерлендирмесинден гечмемиш тажрыйбасел препринт араштырма метни
• Йайын платформу: SSRN
• Платформ ишлетмежиси: Елсевиер
• Препринт DOI: 10.2139/ссрн.7196718
• Ресмî кайыт:SSRN ресмî изилдөө сайфасы
• Калыжы DOI баглантысы:10.2139/ссрн.7196718
• Дерги: Хакемли бир дергиде йайымландыгы догруланамамыштыр.
• Өзгүн йайыневи: Хакемли дерги йайыневи жок; изилдөө SSRN платформунда сунулмуштур.
• Хакемлик дуруму: Изилдөөнын хер сайфасында хакем дегерлендирмесинден гечмедиги белиртилмектедир.
• Финансман: Инжеленен метинде айры бир финансман бейаны жок.
• Чыкар чатышмасы: Инжеленен метинде айры бир чыкар чатышмасы бейаны жок.
• Етик онай: Инсан же хайван катылымжы ичкиермейен батарея тажрыйбаи олдугу ичкиин уйгуланабилир бир етик курул бейаны жок.
• Хам вери: Ачык вери депосу баглантысы верилмемиштир.
• Тажрыйба кайытлары ве анализ коду: Ачык еришим баглантысы верилмемиштир.

Бу Верианла макалесинин билимсел ичкиериги гана йүкленен изилдөөнын метни, тажрыйба ыкмаи, ешдегер деврелери, денклемлери, чыңалуу-ток-кубат егрмененри, күмүлатиф энергия графиги ве жыйынтык таблосу есас алынарак хазырланмыштыр. Дыш булаклар гана изилдөөнын йазары, куруму, DOI’си, платформу ве йайын дурумунун библийографик оларак догруланмасы амажыйла кулланылмыш; сырткы булаклардан билимсел булгу екленмемиштир.

Изилдөөда “энергия гери казанымы” ифадеси кулланылмактадыр. Анжак курулан тажрыйба девресинде энергия деполама системи булунмадыгындан өлчүлен чоңлүк герчекте батареядан чекмененн ве девреде харжанан энергиядир. DC-DC дөнүштүрүжүйле энергиянин деполанмасы гана гележек изилдөө өнериси оларак сунулмуштур.

%20 K₂CO₃ кошулунда баштапкы энергиясинин %76,3’ү чекилмиш, болжол менен %23,7’си ячейкаде калмыштыр. Изилдөө коопсуз меканик кайра иштетүү ичкиин герекен артык энергия же ачык девре чыңалууи сынырыны танымламадыгындан “там ве коопсуз разряд” сонужу догруланамамактадыр.

Йүксек токын ысынмайы ве чыңалуу гери сычрамасыны артырабмененжеги тартышылмыштыр; бирок температура ве гери сычрама түздөн-түз өлчөнгөн эмес. Ошондуктан сөз конусу коопсузк жыйынтыклары тажрыйбасел нижел булгу дегил, гөзленен ток давранышына дайалы меканистик йорумлардыр.

Изилдөө бирейсел кулланыжылар ичкиин батарея бошалтма талиматы дегилдир. Литий-ион ячейкалерин туз эритмелерийле контролсүз бичкиимде разряд едилмеси йангын, термал качак, ашындырыжы реаксийон ве зехирли газ риски олуштурабилир.