Foydalanish muddati tugagan litiy-ion batareyalar ishlatib bo‘lmaydigandek ko‘rinsa ham, sezilarli miqdorda elektr energiyasini saqlab turishi mumkin. Batareyalar maydalash yoki materiallarni ajratish jarayoniga qoldiq energiya bilan kirsa, ichki qisqa tutashuv, ortiqcha qizish, yong‘in va termik qochish xavfi yuzaga kelishi mumkin. Shu sabab xavfsiz qayta ishlashning dastlabki bosqichlaridan biri hujayralarni nazorat ostida zaryadsizlantirishdir.

Ushbu tadqiqotda muallif 18650 formatidagi litiy-ion hujayralarni batareyaning o‘zini suyuqlikka botirmasdan zaryadsizlantiradigan tashqi elektrokimyoviy razryad usulini o‘rgangan. Batareya qutblari platina simlar orqali natriy xlorid, NaCl, yoki kaliy karbonat, K₂CO₃, eritmasiga ulangan; batareya kuchlanishi va razryad toki bir vaqtda kuzatilgan.

Har ikki tuz uchun massa bo‘yicha %5, %10 va %20 konsentratsiyalar taqqoslangan. Konsentratsiya oshgani sari boshlang‘ich razryad toki va dastlabki soatlarda uzatilgan quvvat umumiy holda ortgan. NaCl eritmalaridagi boshlang‘ich toklar %5, %10 va %20 uchun mos ravishda 113,4, 163,3 va 240 mA deb xabar qilingan. Tadqiqotning xulosa bo‘limiga ko‘ra, %20 K₂CO₃ %20 NaCl ga qaraganda taxminan 100 mA yuqoriroq boshlang‘ich tok hosil qilgan.

Taxminiy boshlang‘ich energiya 12.580 mWh deb qabul qilinganda, %20 K₂CO₃ eritmasi 9595 mWh, ya’ni energiyaning %76,3 qismini hujayradan tortib olgan. %20 NaCl sharoitida 8158 mWh va %64,8 ko‘rsatkich olingan. K₂CO₃ qisqaroq vaqtda ko‘proq energiya uzatgan bo‘lsa, NaCl hujayralarni pastroq yakuniy kuchlanishga tushirgan.

Biroq “ko‘proq energiya tortib olinishi” bilan “batareyaning xavfsiz tarzda to‘liq zaryadsizlanishi” bir xil natija emas. %20 K₂CO₃ tajribasida taxminan 2985 mWh, ya’ni boshlang‘ich energiyaning %23,7 qismi hujayrada qolgan. Bundan tashqari, tadqiqot xavfsiz mexanik qayta ishlash uchun qabul qilinishi lozim bo‘lgan qoldiq energiya yoki ochiq zanjir kuchlanishi chegarasini belgilamagan.

Muallif yuqori boshlang‘ich tok Joule qizishini va kuchlanishning qayta sakrashini oshirishi mumkinligini ta’kidlaydi. Shunga qaramay, tajribalarda hujayra harorati tizimli ravishda qayd etilmagan, dam olishdan keyingi kuchlanish qayta sakrashi bevosita o‘lchanmagan va ko‘p hujayrali miqyosda termik xavfsizlik sinalmagan. Shu sabab natijalar sanoat qo‘llash retsepti emas, balki kuchlanish bilan birga tok va energiyani ham kuzatish kerakligini ko‘rsatadigan laboratoriya darajasidagi dastlabki ish sifatida baholanishi lozim.

Batareyalarni qayta ishlashdan oldin zaryadsizlantirish nega kerak?

Litiy-ion batareyalarni qayta ishlash odatda ikki asosiy bosqichdan iborat. Birinchi bosqichda batareyalar zaryadsizlantiriladi, qismlarga ajratiladi, maydalanadi va turli material guruhlari ajratiladi. Keyin pirometallurgik, gidrometallurgik yoki to‘g‘ridan-to‘g‘ri qayta ishlash usullari yordamida litiy, nikel, kobalt va boshqa komponentlarni qayta olishga harakat qilinadi.

Mexanik maydalash paytida musbat va manfiy elektrodlarning tegishi kuchli ichki qisqa tutashuv hosil qilishi mumkin. Agar hujayrada qoldiq energiya bo‘lsa, bu qisqa tutashuv:

• Haroratning tez ko‘tarilishiga,
• Yonuvchan elektrolitning alangalanishiga,
• Bosimning ortishiga,
• Zaharli yoki korroziv gazlar hosil bo‘lishiga,
• Qo‘shni batareyalarga tarqaladigan termik qochishga

olib kelishi mumkin. Shu sabab razryad faqat energiya samaradorligi bilan emas, balki ishchi xavfsizligi, uskunalar xavfsizligi va korxonadagi yong‘in xavfi bilan ham bog‘liq.

Elektrokimyoviy razryad qanday ishlaydi?

Elektrokimyoviy razryadda o‘tkazuvchan tuz eritmasi batareya qutblari orasida nazorat qilinadigan elektr yo‘lini hosil qiladi. Eritma va elektrod interfeyslari birgalikda elektr yuk kabi ishlaydi. Batareyadan o‘tgan tok vaqt o‘tishi bilan hujayra energiyasini kamaytiradi.

An’anaviy amaliyotlarda batareyaning o‘zi yoki qutb uchlari eritmaga botirilishi mumkin. Biroq ayniqsa NaCl kabi xloridli eritmalar qutb uchlarida kuchli korroziya va yon reaksiyalarga olib kelishi mumkin. Korroziya qatlamlari terminal kuchlanishi va zanjir tokini o‘zgartirib, batareyaning haqiqiy holatini tushunishni qiyinlashtirishi mumkin.

Tadqiqotda qo‘llangan tashqi razryad sxemasida batareya suyuqlik tashqarisida qoldirilgan. Batareyaning ikki qutbi platina simlar bilan eritmaga ulangan. Shu tariqa:

• Batareya qutb uchlarining suyuqlik bilan bevosita aloqasi oldi olingan,
• Korroziyaning o‘lchovlarga ta’sirini kamaytirish maqsad qilingan,
• Kuchlanish va tokni alohida o‘lchov asboblari bilan kuzatish ta’minlangan,
• Elektrolit turi va konsentratsiyasining elektr ta’siri yanada nazoratli sharoitda o‘rganilgan.

1-rasmdagi tajriba sxemasi nimani ko‘rsatadi?

Tadqiqotning 8-sahifasidagi 1-rasm ikki xil ulanishni ko‘rsatadi. A qismida voltmetr batareyaga parallel ulangan va platina simlar suvli tuz eritmasiga tushirilgan. Bu sxema razryad davomida hujayra kuchlanishini kuzatish uchun ishlatilgan.

B qismida ampermetr razryad liniyasiga ketma-ket qo‘shilgan. Batareyadan chiqqan tok ampermetr, platina simlar va tuz eritmasidan iborat yo‘l orqali aylangan. Voltmetrning ichki qarshiligi yuqori bo‘lgani sabab voltmetr shoxobchasidan o‘tgan tok e’tiborsiz deb qabul qilingan.

Bu tashqi ulanish muhim metodik farqdir. Tajriba batareyani suyuqlikka tashlashni emas, balki batareya qutblarini tashqaridan elektrolit zanjiriga ulashni o‘rganadi. Tadqiqot batareyani to‘g‘ridan-to‘g‘ri botirish usulining xavfsizligi yoki korroziya xatti-harakatini tajribaviy ravishda taqqoslamagan.

Qaysi batareya ishlatilgan?

Tajribalarda Panasonic/Cameron Sino CS-NCR18650B deb ko‘rsatilgan silindrik 18650 formatidagi hujayralar ishlatilgan. Tadqiqotda berilgan asosiy xususiyatlar quyidagicha:

Har bir tajribada yangi hujayra ishlatilgani ko‘rsatilgan. Biroq har bir sharoit nechta mustaqil hujayra bilan takrorlangani tushuntirilmagan. Grafiklarda xato ustunlari yoki tajribalararo o‘zgaruvchanlik berilmagani sabab taqdim etilgan egri chiziqlar bitta tajribani ifodalashi mumkin; matn bu masalada aniq ma’lumot bermaydi.

Tadqiqot hujayralarni ayrim bo‘limlarda “to‘liq zaryadlangan” deb ta’riflaydi. Ammo ko‘rsatilgan 3,7–3,8 V boshlang‘ich qiymatlar ayni jadvaldagi 4,2 V maksimal kuchlanishdan past. Shu sabab hujayralarning haqiqiy boshlang‘ich zaryad darajasi to‘liq tushuntirilmagan.

Qaysi razryad eritmalari taqqoslangan?

Ikki xil suvli tuz eritmasi ishlatilgan:

• Natriy xlorid, NaCl,
• Kaliy karbonat, K₂CO₃.

Har bir tuz massa bo‘yicha %5, %10 va %20 konsentratsiyalarda tayyorlangan. K₂CO₃ tozaligi %99,9, NaCl tozaligi %98 deb berilgan. Eritmalar deionizatsiyalangan suv bilan tayyorlangan va uzoq davom etgan tajribalarda bug‘langan suvni qoplash uchun tizimga suv qo‘shilgan.

Muallif qo‘shilgan suv miqdori umumiy hajmga nisbatan kichik ekanini va tuz konsentratsiyasi sezilarli o‘zgarmaganini taxmin qilgan. Biroq tajriba davomida:

• Haqiqiy tuz konsentratsiyasi,
• Elektr o‘tkazuvchanlik,
• pH,
• Elektrolit harorati,
• Bug‘lanish miqdori

o‘lchanmagan yoki xabar qilinmagan. Shu sabab uzoq davom etuvchi tajribalarda eritma o‘zgarmas qolgani haqidagi taxmin bevosita tasdiqlanmagan.

Kuchlanish va tok qaysi asboblar bilan o‘lchangan?

Batareya kuchlanishi Fluke 87 V TRMS sanoat multimetri bilan, barqaror holatdagi razryad toki esa Fluke 8842A 5,5 xonali stol multimetri bilan o‘lchangan. Ampermetrning past ichki qarshiligi razryad yo‘lini sezilarli darajada o‘zgartirmaydi deb qabul qilingan.

Namuna olish oralig‘i, avtomatik ma’lumot qayd tizimi, asbob aniqligi, kalibrlash sanasi va o‘lchov noaniqligi tushuntirilmagan. Yuzlab soatlarga yaqinlashadigan tajribalarda qiymatlar qanchalik tez-tez qayd etilgani ham ko‘rsatilmagan.

Ekvivalent zanjir qanday ta’riflangan?

Tadqiqotning 10-sahifasidagi 2-rasm batareyaning ichki qarshiligini, platina simlarni, voltmetrni, ampermetrni va tuz eritmasini alohida qarshiliklar bilan ifodalaydi:

• \(R_1\): Voltmetr ulanish simlarining qarshiligi,
• \(R_2\): Platina simlarning qarshiligi,
• \(R_3\): Batareyaning ichki qarshiligi,
• \(R_4\): Tuz eritmasining samarali qarshiligi,
• \(R_5\): Voltmetrning ichki qarshiligi,
• \(R_6\): Ampermetrning ichki qarshiligi.

Ideal yondashuvda voltmetr qarshiligi juda katta, ampermetr qarshiligi esa nolga yaqin deb qabul qilingan. Bu holatda ampermetr ko‘rsatgan tok razryad tokiga teng deb faraz qilingan:

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

Matnda Kirchhoff tok munosabati quyidagicha berilgan:

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

Bu yerdagi o‘zgaruvchilar izohi matnda aralash tarzda yozilgan. Voltmetr shoxobchasidagi tok taxminan nol deb qabul qilinganda, o‘lchangan ampermetr toki asosiy razryad tokini ifodalaydi. Biroq \(I_{int}\) va \(I_v\) belgilarining ta’rifi jumla ichida aniq va izchil berilmagan.

Onlik quvvat va umumiy energiya qanday hisoblangan?

Onlik elektr quvvat o‘lchangan terminal kuchlanishi va razryad tokining ko‘paytmasi sifatida hisoblangan:

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

• \(P(t)\): Onlik razryad quvvati.
• \(V_{dis}(t)\): Razryad paytidagi batareya kuchlanishi.
• \(I_{dis}(t)\): Tuz eritmasi orqali o‘tadigan razryad toki.

Umumiy tortib olingan energiya quvvat-vaqt egri chizig‘ining integrali bilan hisoblangan:

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

Bu hisob batareyadan zanjirga uzatilgan elektr energiyasini taxmin qiladi. Tajriba sxemasida bu energiya saqlash tizimiga uzatilmagan; elektrolit, simlar, asboblar va elektrokimyoviy yon reaksiyalarda sarflangan.

Shu sabab “tortib olingan energiya” yoki “batareyadan chiqarilgan energiya” iboralari tajriba uchun to‘g‘riroq. Haqiqiy energiyani qayta tiklash uchun qo‘shimcha ravishda konvertor, saqlash qurilmasi va o‘zgartirish samaradorligini o‘lchash talab etiladi.

Kuchlanish egri chiziqlari nimani ko‘rsatgan?

Tadqiqotning 11-sahifasidagi 3A-rasm NaCl eritmalaridagi, 3B-rasm esa K₂CO₃ eritmalaridagi kuchlanish o‘zgarishini ko‘rsatadi. Har ikki elektrolitda konsentratsiya oshganda kuchlanish dastlabki soatlarda tezroq tushgan.

NaCl uchun:

• %5 eritma eng sekin kuchlanish pasayishini ko‘rsatgan.
• %10 va %20 egri chiziqlar bir-biriga yaqinlashgan.
• %10 va %20 sharoitlarida yakuniy kuchlanishlar mos ravishda taxminan 0,62 va 0,65 V deb xabar qilingan.

K₂CO₃ uchun:

• %10 va %20 eritmalar tez boshlang‘ich pasayish hosil qilgan.
• Yakuniy kuchlanishlar taxminan 2,06 va 2,02 V darajasida qolgan.
• %5 K₂CO₃ sekinroq pasayishni ko‘rsatgan.

Grafiklar NaCl hujayra kuchlanishini pastroq darajaga tushirganini, K₂CO₃ esa yuqoriroq yakuniy kuchlanishda tokni deyarli nolga yaqinlashtirganini ko‘rsatadi.

Pastroq yakuniy kuchlanish avtomatik ravishda ko‘proq foydali energiya tortib olinganini anglatmagan. NaCl sharoitida xlor hosil bo‘lishi va boshqa yon reaksiyalar elektronlarni sarflashi mumkinligi muhokama qilingan. Biroq tajribada hosil bo‘lgan gazlarning tarkibi kimyoviy tahlil bilan o‘lchanmagan.

Nega konsentratsiya ta’siri %10 dan keyin kamaygan bo‘lishi mumkin?

Muallif past va o‘rta konsentratsiyalarda ko‘proq ion mavjudligi eritmaning elektr o‘tkazuvchanligini oshirishini taklif qiladi. Tadqiqotda o‘tkazuvchanlik munosabati quyidagicha berilgan:

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

• \(\sigma\): Ion o‘tkazuvchanligi,
• \(z_i\): Ion zaryadi,
• \(F\): Faraday doimiysi,
• \(c_i\): Ion konsentratsiyasi,
• \(u_i\): Ion harakatchanligi,
• \(D_i\): Diffuziya koeffitsiyenti,
• \(R\): Gaz doimiysi,
• \(T\): Absolyut harorat.

%10 va %20 orasidagi kuchlanish egri chiziqlarining yaqinlashishi yuqori konsentratsiyada ion-ion o‘zaro ta’sirlarining ortishi va harakatchanlikning cheklanishi bilan tushuntirilgan.

Biroq eritmalarning o‘tkazuvchanligi bevosita o‘lchanmagan. Shu sabab konsentratsiya, ion harakatchanligi va tok o‘rtasidagi izoh o‘lchangan o‘tkazuvchanlik ma’lumotiga emas, kuzatilgan elektr xatti-harakatga asoslangan talqindir.

Razryad toki vaqt o‘tishi bilan qanday o‘zgargan?

Tadqiqotning 14-sahifasidagi 4-rasm barcha sharoitlarda tok tajriba boshida eng yuqori bo‘lganini va vaqt o‘tishi bilan tez kamayganini ko‘rsatadi. Batareya kuchlanishi tushgani va tizim elektrokimyoviy muvozanatga yaqinlashgani sari tok nolga yaqinlashgan.

NaCl uchun xabar qilingan boshlang‘ich toklar:

Xulosa bo‘limida %20 K₂CO₃ ning boshlang‘ich toki %20 NaCl dan taxminan 100 mA yuqori ekani aytilgan. Shu asosda K₂CO₃ dastlab batareyadan energiyani tezroq tortib olgani xulosasi chiqarilgan.

Butler–Volmer tenglamasi qanday ishlatilgan?

Tokning kuchlanish farqiga bog‘liq xatti-harakati Butler–Volmer tenglamasi bilan izohlangan:

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

• \(j\): Tok zichligi,
• \(j_0\): Almashinuv tok zichligi,
• \(E\): Elektrod yoki batareya potensiali,
• \(E_0\): Muvozanat potensiali,
• \(\alpha\): Zaryad uzatish koeffitsiyenti,
• \(n\): Uzatilgan elektronlar soni,
• \(F\): Faraday doimiysi,
• \(R\): Gaz doimiysi,
• \(T\): Absolyut harorat.

Muallif bu tenglamadan tok nima uchun boshida yuqori, keyin esa past bo‘lishini sifat jihatdan tushuntirish uchun foydalangan. Tenglama tajriba ma’lumotlariga moslashtirilmagan; \(j_0\), \(\alpha\), \(E_0\) yoki boshqa parametrlar o‘lchanmagan. Shu sabab Butler–Volmer modeli bu yerda sonli kinetik tahlil emas, balki tushuntiruvchi ramkadir.

Yuqori boshlang‘ich tok nega xavfsizlik xavfini tug‘dirishi mumkin?

Yuqori tok energiyani chiqarish vaqtini qisqartirishi mumkin. Shu bilan birga batareya, ulanishlar va eritma qarshiliklarida issiqlik hosil bo‘ladi. Tadqiqot matnida Joule qizishi quyidagi munosabat bilan ifodalangan:

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

Tok ikki marta oshganda, bir xil qarshilikda qizish quvvati to‘rt marta oshishi mumkin. Shu sabab ko‘p hujayra bir xil eritmada bir vaqtda zaryadsizlantiriladigan qayta ishlash korxonasida boshlang‘ich tok kritik bo‘lishi mumkin.

Tadqiqotda bitta hujayrali tajribalardagi harorat ko‘tarilishi ahamiyatsiz bo‘lgani aytiladi. Biroq usul bo‘limida termopara, harorat sensori, termal kamera yoki harorat-vaqt ma’lumotlari yo‘q. Shu sabab qizishning ahamiyatsizligi haqidagi bayonot miqdoriy tajribaviy o‘lchov bilan tasdiqlanmagan.

Nega tok egri chizig‘i faqat kuchlanishdan ko‘ra foydaliroq bo‘lishi mumkin?

Batareya qutblarida korroziya yoki elektrokimyoviy yon mahsulot hosil bo‘lsa, past terminal kuchlanishi hujayraning haqiqatan zaryadsizlanganini ko‘rsatmasligi mumkin. Kuchlanish vaqtinchalik qutblanish va zanjirdagi ohmik yo‘qotishlardan ta’sirlanadi.

Tokning nolga yaqinlashishi eritma orqali sezilarli energiya uzatish tugaganiga oid qo‘shimcha ma’lumot beradi. Tokning to‘satdan oshishi esa:

• Qisqa tutashuv,
• Ulanish xatosi,
• Elektrolit qarshiligidagi keskin o‘zgarish,
• Nazorat qilinmaydigan elektrokimyoviy reaksiya

belgisi bo‘lishi mumkin. Shu sabab tadqiqot qayta ishlash oldindan ishlovida faqat kuchlanish chegarasi o‘rniga kuchlanish va tokni birgalikda kuzatishni tavsiya qiladi.

Biroq tokning nolga yaqinlashishi ham hujayradagi barcha kimyoviy energiya olib tashlanganini o‘zi isbotlamaydi. K₂CO₃ tajribalarida tok tugashga yaqinlashganda ham sezilarli taxminiy energiya hujayrada qolgan.

Onlik quvvat natijalari qanday?

Tadqiqotning 17-sahifasidagi 5-rasm kuchlanish va tok ko‘paytmasidan hisoblangan onlik quvvatni ko‘rsatadi. Quvvat barcha sharoitlarda boshida eng yuqori bo‘lgan, dastlabki soatlarda tez pasaygan va keyin nolga yaqinlashgan.

NaCl uchun berilgan ikki boshlang‘ich quvvat:

• %5 NaCl: taxminan 435 mW,
• %20 NaCl: taxminan 920 mW.

K₂CO₃ ning boshlang‘ich quvvatlari ayni konsentratsiyalarda NaCl dan yuqori ko‘rinadi. Bunga qarshi, NaCl da past quvvat bilan davom etuvchi razryad uzoqroq davom etgan.

Bu natija ikki xil jarayon maqsadi orasida muvozanat kerakligini ko‘rsatadi:

• Yuqori quvvat: Energiyani qisqaroq vaqtda chiqaradi, ammo qizish va qayta sakrash xavfini oshirishi mumkin.
• Past quvvat: Termik yukni kamaytirishi mumkin, ammo jarayon vaqtini yuzlab soatlarga cho‘zishi mumkin.

Kumulyativ energiya egri chiziqlari nimani ko‘rsatdi?

Tadqiqotning 19-sahifasidagi 6-rasm vaqt davomida batareyadan tortib olingan energiyaning yig‘indi miqdorini ko‘rsatadi. Egri chiziqlarning eng tik qismi dastlabki 25–50 soat oralig‘ida.

Yuqori konsentratsiyali %10 va %20 eritmalarda energiyaning katta qismi dastlabki 25 soatda tortib olingan. Taxminan 50 soatdan keyin kumulyativ energiya egri chiziqlari sezilarli darajada tekislangan va qo‘shimcha jarayon vaqtining bergan energiyasi kamaygan.

Shunga qaramay, kuchlanish va tok yozuvlari ayrim sharoitlarda taxminan 200–400 soatgacha davom etgani ko‘rinadi. Bu vaqtlar hatto bitta hujayra darajasida ham sanoat sikl vaqti nuqtai nazaridan muhim cheklovdir.

Har bir elektrolitda qancha energiya tortib olingan?

Tadqiqot barcha hujayralarning boshlang‘ich energiyasini taxminan 12.580 mWh deb qabul qilgan:

%20 K₂CO₃ sharoiti %20 NaCl ga qaraganda 1437 mWh ko‘proq energiya tortib olgan. Shunga qaramay boshlang‘ich energiyaning taxminan chorak qismi hujayrada qolgan.

Bu natija tadqiqotdagi “to‘liq zaryadsizlantirish” ifodasi bilan to‘liq mos kelmaydi. Tajriba o‘rganilgan tashqi elektrokimyoviy zanjir orqali erishiladigan energiyani hisoblaydi; hujayra ichida elektrokimyoviy tarzda qolishi mumkin bo‘lgan barcha qoldiq energiyani bartaraf etmaydi.

Nega K₂CO₃ yaxshiroq natija bergan bo‘lishi mumkin?

Tadqiqot K₂CO₃ afzalligini quyidagi kuzatuvlar bilan izohlaydi:

• Boshlang‘ich tok NaCl dan yuqori.
• Dastlabki soatlarda yuqoriroq quvvat uzatilgan.
• Energiyaning katta qismi qisqaroq vaqtda tortib olingan.
• %20 eritmada jami tortib olingan energiya %76,3 ga yetgan.
• Xloridli eritmaga xos qutb korroziyasi va xlorli yon reaksiyalardan qochish mumkin.

Muallif kaliy ionlari natriy ionlariga qaraganda osonroq harakat qilishi va bu yuqoriroq tokka hissa qo‘shishi mumkinligini ta’kidlaydi. Ammo eritmalarning ion o‘tkazuvchanligi, elektrod kinetikasi yoki gaz mahsulotlari bevosita o‘lchanmagani sabab bu mexanizm aniq tasdiqlanmagan.

NaCl ning pastroq yakuniy kuchlanish berishi afzallikmi?

NaCl eritmalari hujayrani taxminan 0,62–0,65 V gacha tushirgan, K₂CO₃ esa taxminan 2,02–2,06 V darajasida qolgan. Birinchi qarashda NaCl to‘liqroq razryad bergandek ko‘rinishi mumkin.

Bunga qarshi, energiya integrali K₂CO₃ da ko‘proq energiya tortib olinganini ko‘rsatadi. Muallif NaCl da suv parchalanishi bilan bir qatorda xlorli yon reaksiyalar sodir bo‘lishi va bu reaksiyalar kuchlanish qiymatini pasaytirishi mumkinligini ilgari suradi.

Tadqiqotda gaz tahlili, korroziya mahsuloti tahlili yoki elektrolit kimyosi o‘tkazilmagan. Shu sabab NaCl dagi past kuchlanishning qanchasi haqiqiy hujayra energiyasi kamayishidan, qanchasi elektrod qutblanishi va yon reaksiyalardan kelib chiqqanini aniq belgilab bo‘lmaydi.

Kuchlanishning qayta sakrashi nima?

Batareya yuk ostida bo‘lganida terminal kuchlanishi ichki qarshilik, elektrod qutblanishi va konsentratsiya gradientlari tufayli ochiq zanjir qiymatidan past bo‘lishi mumkin. Razryad yo‘li olib tashlangach, ion taqsimoti qayta muvozanatlashadi va kuchlanish yana ko‘tarilishi mumkin. Bu xatti-harakat kuchlanish qayta sakrashi deb ataladi.

Tadqiqot katta razryad toki kattaroq ohmik pasayish va kuchliroq qayta sakrash hosil qilishi mumkinligini ta’kidlaydi. Bu xavfsizlik nuqtai nazaridan muhim: razryad tugashi bilan darhol past ko‘ringan kuchlanish biroz vaqt o‘tib yana ko‘tarilishi mumkin.

Biroq tadqiqotda:

• Razryaddan keyin belgilangan dam olish vaqti,
• Ochiq zanjir kuchlanishi-vaqt egri chizig‘i,
• Qayta sakrashning volt bilan kattaligi,
• Elektrolitlar orasidagi qayta sakrash taqqoslanishi

berilmagan. Shu sabab “yuqori tok kattaroq qayta sakrash hosil qiladi” degan natija tajribaning bevosita o‘lchangan topilmasi emas, balki muallifning elektrokimyoviy talqinidir.

Energiya haqiqatan qayta tiklanganmi?

Yo‘q. Tadqiqot batareyadan tortib olingan energiyani hisoblagan, ammo bu energiyani elektr shaklida saqlamagan. Tuz eritmasi nazorat qilinadigan yuk kabi ishlagan va energiya asosan:

• Issiqlikka,
• Elektroliz va boshqa kimyoviy reaksiyalarga,
• Ulanish va o‘lchov zanjiri yo‘qotishlariga

aylangan.

Muallif kelajakda past batareya kuchlanishini ko‘tarish uchun DC-DC boost konvertor ishlatilishi mumkinligini taklif qiladi:

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

• \(V_{in}\): Batareyadan keladigan kirish kuchlanishi,
• \(V_{out}\): O‘zgartirilgan chiqish kuchlanishi,
• \(D\): 0 bilan 1 orasidagi ish sikli.

Biroq tajriba sxemasida boost konvertor, energiya saqlash birligi yoki o‘zgartirish samaradorligini o‘lchash mavjud emas. Demak, quvvat elektronikasidan foydalangan holda energiya yig‘ish tadqiqotning tajribaviy natijasi emas, balki kelajakda sinab ko‘rilishi mumkin bo‘lgan taklifdir.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar nimalar?

• Tashqi elektrokimyoviy ulanish bilan batareya kuchlanishi va toki bir vaqtda kuzatilgan.
• Tuz turi va konsentratsiyasi boshlang‘ich tok, kuchlanish pasayishi va tortib olingan energiya miqdorini sezilarli o‘zgartirgan.
• Yuqoriroq konsentratsiyalar dastlabki soatlarda yuqoriroq tok va quvvat hosil qilgan.
• O‘rganilgan sharoitlar ichida %20 K₂CO₃ eng yuqori hisoblangan energiya chiqarish nisbatini bergan.
• Energiyaning katta qismi dastlabki 25–50 soat ichida uzatilgan.
• Faqat kuchlanishni emas, tok va quvvatni ham kuzatish razryadning borishi haqida qo‘shimcha ma’lumot berishi mumkinligi ko‘rsatilgan.
• Batareyani suyuqlik tashqarisida saqlash qutb uchi korroziyasining o‘lchovlarga ta’sirini kamaytirishi mumkin bo‘lgan tajriba yondashuvidir.

Tadqiqot nimani isbotlamaydi?

• %20 K₂CO₃ batareyani butunlay energiyasiz holga keltirganini isbotlamaydi.
• Hujayra mexanik maydalash uchun xavfsiz qoldiq energiya chegarasiga yetganini ko‘rsatmaydi.
• Yuqoriroq tok tajribada o‘lchangan harorat ko‘tarilishi yoki termik qochishga sabab bo‘lganini ko‘rsatmaydi.
• Kuchlanish qayta sakrashining kattaligini bevosita o‘lchamaydi.
• Tortib olingan energiya saqlangan yoki qayta ishlatilganini ko‘rsatmaydi.
• NaCl tajribasida xlor gazi hosil bo‘lishini kimyoviy tahlil bilan tasdiqlamaydi.
• Foydalanish muddati tugagan, shikastlangan yoki sog‘liq holati turlicha batareyalarda ayni natijalar olinadi deb ko‘rsatmaydi.
• Bir nechta hujayra bir vaqtda zaryadsizlantiriladigan sanoat tizimining xavfsizligini ko‘rsatmaydi.
• Turli batareya kimyolari, modullar yoki elektr transport vositasi paketlari uchun ayni optimumni isbotlamaydi.
• Platina simlar katta miqyosli qayta ishlash uchun iqtisodiy ekanini ko‘rsatmaydi.

Turkiyadagi batareya qayta ishlash nuqtai nazaridan nimani anglatadi?

Elektr transport vositalari, ko‘chma elektron qurilmalar va energiya saqlash tizimlari kengaygani sari Turkiyada ham turli kimyo va turli shikastlanish holatidagi batareyalarni xavfsiz tashish, saqlash va qayta ishlash tobora muhimlashadi.

Tadqiqotning Turkiya uchun eng qimmatli xabari shundaki, razryad jarayoni faqat terminal kuchlanishiga qarab boshqarilmasligi kerak. Sanoat oldindan ishlov tizimi quyidagi o‘zgaruvchilarni birgalikda kuzatishi lozim:

• Hujayra yoki modul kuchlanishi,
• Razryad toki,
• Onlik quvvat va kumulyativ energiya,
• Hujayra va elektrolit harorati,
• Dam olishdan keyingi kuchlanish qayta sakrashi,
• Gaz hosil bo‘lishi va elektrolit kimyosi,
• Qisqa tutashuv yoki g‘ayritabiiy tok sakrashlari.

Mahalliy miqyosdagi keyingi tadqiqotlarda haqiqiy foydalanish muddati tugagan hujayralar, turli kimyolar va ko‘p batareyali tizimlar ishlatilishi; qabul qilinadigan qoldiq energiya chegarasi o‘lchanishi va razryaddan keyingi mexanik qayta ishlash xavfsizligi tasdiqlanishi kerak.

Bu tadqiqot individual foydalanuvchilar uchun batareyalarni tuzli suvda zaryadsizlantirish bo‘yicha qo‘llanma sifatida ko‘rilmasligi kerak. Shikastlangan yoki zaryadlangan litiy-ion batareyalar bilan nazoratsiz ishlash yong‘in, portlash, korroziv moddalar va zaharli gaz xavfini tug‘dirishi mumkin. Amaliyotlar faqat mos shamollatish, monitoring, yong‘in xavfsizligi va chiqindi boshqaruvi mavjud professional korxonalarda baholanishi lozim.

Tadqiqot usuli va topilmalari

Tajriba usulining xulosasi

Olti tajriba sharoitining energiya taqqoslanishi

NaCl va K₂CO₃ taqqoslanishi

Tadqiqotdagi muhim ichki nomuvofiqliklar

Tadqiqotning kuchli tomonlari

• Kuchlanish va tokni birgalikda o‘lchashga imkon beradigan ochiq tajriba zanjiri taqdim etilgan.
• Batareyani eritma tashqarisida saqlab, terminal korroziyasining o‘lchovlarga ta’siri kamaytirilgan.
• Ikki tuz uch xil konsentratsiyada taqqoslangan.
• Onlik quvvat va kumulyativ energiya hisoblangan.
• Jarayon vaqtining energiya tortib olish samaradorligiga ta’siri ko‘rsatilgan.
• Yuqori boshlang‘ich tok sanoat miqyosida termik xavf tug‘dirishi mumkinligi ko‘tarilgan.
• Energiya tortib olishning katta qismi dastlabki 25–50 soatda sodir bo‘lishi ko‘rsatilgan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari

• Tadqiqot peer review’dan o‘tmagan.
• Muallif ma’lumoti yuklangan tadqiqotning sarlavha sahifasida mavjud emas.
• Faqat yangi va bir xil NCA hujayra turi o‘rganilgan.
• Haqiqiy foydalanish muddati tugagan yoki shikastlangan hujayralar ishlatilmagan.
• Mustaqil tajriba takrorlari soni ko‘rsatilmagan.
• Xato ustunlari va statistik noaniqlik mavjud emas.
• Tok va kuchlanish namunalarini olish chastotasi tushuntirilmagan.
• Batareya va elektrolit haroratlari qayd etilmagan.
• Kuchlanish qayta sakrashi o‘lchanmagan.
• Gaz mahsulotlari va elektrolit kimyosi tahlil qilinmagan.
• Eritma o‘tkazuvchanligi bevosita o‘lchanmagan.
• Uzoq tajribalarda suv qo‘shilgan bo‘lsa-da, haqiqiy konsentratsiya kuzatilmagan.
• Xavfsiz qayta ishlash uchun maqsad kuchlanish yoki qoldiq energiya chegarasi belgilangan emas.
• Eng yaxshi sharoitda ham taxminan %23,7 taxminiy energiya hujayrada qolgan.
• Energiya saqlash yoki haqiqiy energiya qayta tiklash tizimi qurilmagan.
• Platina simlarning masshtablanadigan xarajati o‘rganilmagan.
• Ko‘p hujayra, modul va batareya paketi tajribalari bajarilmagan.

Natijalarni kuchaytiradigan qo‘shimcha tajribalar

• Har bir sharoitni ko‘p sonli mustaqil hujayralar bilan takrorlash,
• O‘rtacha, standart og‘ish va ishonch oraliqlarini berish,
• Hujayra va elektrolit haroratlarini uzluksiz qayd etish,
• Razryaddan keyin kamida bir necha soatlik ochiq zanjir kuchlanishini o‘lchash,
• Kuchlanish qayta sakrashini bevosita taqqoslash,
• Elektrolit o‘tkazuvchanligi va pH o‘zgarishini o‘lchash,
• Hosil bo‘lgan gazlarning kimyoviy tahlilini bajarish,
• Razryaddan keyingi qoldiq energiya va zaryad holatini mustaqil usul bilan aniqlash,
• Haqiqiy foydalanish muddati tugagan va turli sog‘liq holatidagi hujayralardan foydalanish,
• LFP, NMC va boshqa hujayra kimyolarini taqqoslash,
• Ko‘p hujayrali tajribalarda termik tarqalishni o‘lchash,
• Arzon elektrod materiallarini platina bilan taqqoslash,
• DC-DC konvertor bilan haqiqiy energiya yig‘ish va o‘zgartirish samaradorligini o‘lchash,
• Razryaddan keyingi nazoratli mexanik qayta ishlash xavfsizligini sinash

Manba va usul eslatmasi

• Tadqiqotning asl nomi: Electrochemical Discharge Optimization for Safe Recycling of Lithium-Ion Batteries
• Muallif: Cai Wen
• Mualliflar soni: SSRN rasmiy yozuvida bitta muallif ko‘rsatilgan.
• Mas’ul muallif: Cai Wen
• Teng hissa yoki teng birinchi mualliflik: Qo‘llanilmaydi; ikkinchi muallif yo‘q.
• Muassasa: Zhejiang University, China
• Bo‘lim ma’lumoti: Yuklangan tadqiqot matnida va mavjud SSRN yozuvi xulosasida ko‘rsatilmagan.
• Muallif ma’lumoti ogohlantirishi: Yuklangan tadqiqot matnining sarlavha sahifasida muallif, muassasa va e-mail ma’lumoti yo‘q. Bibliografik identifikatsiya SSRN rasmiy yozuvidan tasdiqlangan.
• Tadqiqot yili: 2026
• Aniq yuklash sanasi: Yuklangan matnda ko‘rsatilmagan; aniq kun ushbu baholashda tasdiqlanmagan.
• Manba turi: Peer review’dan o‘tmagan tajribaviy preprint tadqiqot matni
• Nashr platformasi: SSRN
• Platforma operatori: Elsevier
• Preprint DOI: 10.2139/ssrn.7196718
• Rasmiy yozuv:SSRN rasmiy tadqiqot sahifasi
• Doimiy DOI havolasi:10.2139/ssrn.7196718
• Jurnal: Peer-reviewed jurnalda nashr qilingani tasdiqlanmagan.
• Asl nashriyot: Peer-reviewed jurnal nashriyoti yo‘q; tadqiqot SSRN platformasida taqdim etilgan.
• Peer-review holati: Tadqiqotning har sahifasida peer review’dan o‘tmagani ko‘rsatilgan.
• Moliyalashtirish: Ko‘rib chiqilgan matnda alohida moliyalashtirish bayonoti yo‘q.
• Manfaatlar to‘qnashuvi: Ko‘rib chiqilgan matnda alohida manfaatlar to‘qnashuvi bayonoti yo‘q.
• Etik tasdiq: Inson yoki hayvon ishtirokchisi bo‘lmagan batareya tajribasi bo‘lgani sabab tegishli etika kengashi bayonoti mavjud emas.
• Xom ma’lumot: Ochiq ma’lumot ombori havolasi berilmagan.
• Tajriba yozuvlari va tahlil kodi: Ochiq kirish havolasi berilmagan.

Ushbu Verianla maqolasining ilmiy mazmuni faqat yuklangan tadqiqot matni, tajriba usuli, ekvivalent zanjirlar, tenglamalar, kuchlanish-tok-quvvat egri chiziqlari, kumulyativ energiya grafigi va natijalar jadvali asosida tayyorlangan. Tashqi manbalar faqat tadqiqot muallifi, muassasasi, DOI si, platformasi va nashr holatini bibliografik tasdiqlash uchun ishlatilgan; tashqi manbalardan ilmiy topilma qo‘shilmagan.

Tadqiqotda “energiya qayta tiklanishi” iborasi ishlatiladi. Biroq tajriba zanjirida energiya saqlash tizimi bo‘lmagani sabab o‘lchangan kattalik aslida batareyadan tortib olingan va zanjirda sarflangan energiyadir. DC-DC konvertor bilan energiyani saqlash faqat kelajak ish taklifi sifatida berilgan.

%20 K₂CO₃ sharoitida boshlang‘ich energiyaning %76,3 qismi tortib olingan, taxminan %23,7 qismi hujayrada qolgan. Tadqiqot xavfsiz mexanik qayta ishlash uchun zarur qoldiq energiya yoki ochiq zanjir kuchlanishi chegarasini belgilamagani sabab “to‘liq va xavfsiz razryad” natijasi tasdiqlanmaydi.

Yuqori tok qizish va kuchlanish qayta sakrashini oshirishi mumkinligi muhokama qilingan; biroq harorat va qayta sakrash bevosita o‘lchanmagan. Shu sabab bu xavfsizlik natijalari tajribaviy miqdoriy topilma emas, kuzatilgan tok xatti-harakatiga asoslangan mexanistik talqinlardir.

Tadqiqot individual foydalanuvchilar uchun batareyani zaryadsizlantirish ko‘rsatmasi emas. Litiy-ion hujayralarni tuz eritmalari bilan nazoratsiz zaryadsizlantirish yong‘in, termik qochish, korroziv reaksiyalar va zaharli gaz xavfini yuzaga keltirishi mumkin.