EN
تیز لینکس
بیٹری سیل ٹیسٹنگ تین اہم اعداد و شمار کا جائزہ لیتی ہے: وولٹیج استحکام، صلاحیت کی حفاظت، اور داخلی مزاحمت۔ یہ معیارات چارج-ڈس چارج چکروں کے دوران کارکردگی اور بھروسے داری کا تعین کرتے ہیں۔ ابتدائی درجے کے 80 فیصد سے کم صلاحیت کی حفاظت عام طور پر لیتھیم-آئن سسٹمز میں زندگی کے خاتمے کی علامت ہوتی ہے۔ معیاری پروٹوکولز جیسے UN 38.3 ان اشاروں کی نگرانی کو یقینی بنانے کے لیے ضروری ہیں کہ حفاظت اور طویل مدتی استحکام
کھلا سرکٹ وولٹیج، یا OCV، صرف سیل کی ریسٹنگ پوٹینشل کو دیکھ کر بیٹری کی صحت کی جلدی جانچ فراہم کرتا ہے۔ حالیہ تحقیق سے 2023 میں بھی ایک دلچسپ بات سامنے آئی۔ جب OCV تقریباً مائنس پلس 2 فیصد کے اندر مستحکم رہتا ہے، تو ان نکل پر مبنی سیلوں میں وقتاً فوقتاً کم از کم 5 فیصد صلاحیت کم ہوتی ہے۔ انجینئرز اس معلومات کے ساتھ کیا کرتے ہیں؟ وہ اپنی پیمائش کرتے ہیں اور انہیں مینوفیکچررز کی فراہم کردہ چارٹس کے خلاف جانچتے ہیں۔ یہ چارٹس OCV کی ریڈنگز کو چارج کی حالت کی سطحوں سے منسلک کرتے ہیں۔ تفاوت کو ظاہر کرنا مدد کرتا ہے، خرابیوں کو وقت پر پکڑنے میں، جیسے جب سیلز غیر مساوی طور پر عمر رسیدہ ہونا شروع ہوتی ہیں۔ ان مسائل کو سنبھالنا اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ چیزوں کی اصلاح وقت رہتے کی جائے اس سے قبل کہ وہ بہت زیادہ خراب اور مہنگی ہوجائیں۔
کولمب گنتی کے طور پر جانا جانے والا طریقہ کار یہ کام کرتا ہے کہ بیٹری کے ذریعے وقتاً فوقتاً کتنی کرنٹ بہتی ہے اس کی نگرانی کرکے چارج کی حالت (SOC) کا تخمینہ لگاتا ہے، جس کی درستگی تقریباً مائنس 3 فیصد ہوتی ہے جب تک کہ درجہ حرارت مستحکم رہے۔ مسئلہ اس وقت پیدا ہوتا ہے جب سینسرز کیلیبریشن سے باہر ہونے لگتے ہیں، جو لوگوں کے خیال سے زیادہ بار بار ہوتا ہے۔ یہ انحراف وقتاً فوقتاً جمع ہوتا رہتا ہے، لہذا اوپن سرکٹ وولٹیج (OCV) کے مقابلے میں مسلسل چیک کرنا ضروری ہو جاتا ہے، خصوصاً اگر بیٹریاں واقعی گرم یا سرد حالات میں کام کر رہی ہوں۔ کچھ نئے سسٹم نے اس معاملے میں کافی مہارت حاصل کر لی ہے۔ وہ روایتی کولمب گنتی کے طریقوں کو وولٹیج ہسٹیریسیس ماڈلنگ کے ساتھ جوڑ دیتے ہیں، جس سے مجموعی درستگی کو تقریباً ±1.5 فیصد تک لے آتے ہیں۔ یہ طریقہ کار زیادہ تر جدید الیکٹرک گاڑیوں کے لیے معیاری عمل بن چکا ہے، جہاں بیٹری کی صحت کی نگرانی کارکردگی اور حفاظت کے لحاظ سے نہایت اہمیت رکھتی ہے۔
بیٹری کی صحت کی اہم نشانی اندرونی مزاحمت ہے۔ بنیادی اقدار کے 30 فیصد سے زیادہ اضافے کی صلاحیت کم ہونے اور حرارتی عدم استحکام کے ساتھ براہ راست تعلق رکھتے ہیں۔ ہائبرڈ پلس پاور کریکٹرائزیشن (ایچ پی پی سی) اور الیکٹروکیمیکل امپیڈینس اسپیکٹروسکوپی (ای آئی ایس) جیسی تکنیکیں اوہمی اور دھرویت مزاحمت کے تفصیلی تجزیے کی اجازت دیتی ہیں، الیکٹروکیمیکل گرے فتح کے طریقوں پر بصیرت فراہم کرتی ہیں۔
| طریقہ کار کی قسم | ٹینکنک | اہم خصوصیت |
|---|---|---|
| وقت-ڈومین | ایچ پی پی سی پلس ترتیب | فوری آئی آر ماپتا ہے |
| فریکوئنسی-ڈومین | ای آئی ایس اسپیکٹرل تجزیہ | ردعمل کی گتی کی نشاندہی کرتا ہے |
وقت کے میدان کے ذریعے حاصل کردہ نتائج تقریباً 15 سیکنڈ کے اندر اندر آ جاتے ہیں، اسی وجہ سے یہ اسیمبلی لائنوں پر اچھی طرح کام کرتا ہے جہاں رفتار کی اہمیت ہوتی ہے۔ لیکن اس کا ایک نقصان بھی ہے۔ یہ طریقے اکثر و بیشتر ان علامات کو نظرانداز کر دیتے ہیں جن کا پتہ EIS ٹیکنیکس کے ذریعے لگایا جا سکتا ہے۔ الیکٹروکیمیکل امپیڈینس اسپیکٹروسکوپی 0.1 ہرٹز سے لے کر 10 کلو ہرٹز تک کی تعدد کا دائرہ کار کرتی ہے اور سطحوں پر نمایاں تبدیلیوں کا پتہ لگاتی ہے، مثلاً SEI لیئر کس طرح وقتاً فوقتاً وجود میں آتی ہے۔ گاڑیاں بنانے والے اداروں نے لیتھیم آئن بیٹریوں کے پرانے ماڈلوں پر تجربات کیے ہیں اور ان مختلف طریقوں سے لیے گئے پڑھنے کے نتائج میں تقریباً 12 فیصد کا فرق دیکھا ہے۔ اس قسم کا فرق اس بات کی اہمیت کو ظاہر کرتا ہے کہ درست بیٹری کے اندازے کے لیے دونوں طریقوں کو سمجھنا ضروری ہے۔
محيطی درجہ حرارت داخلی مزاحمت پر کافی اثر ڈالتا ہے، -20°C سے 60°C تک کی لہریں پڑھنے میں 40% تک تبدیلی لاتی ہیں۔ چارج کی حیثیت بھی تغیر میں حصہ لیتی ہے - مکمل طور پر چارج شدہ خلیات عام طور پر 20% SOC کے مقابلے میں 18% کم مزاحمت کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ قابل بھروسہ پیمائش کے لیے ٹیسٹ کنڈیشنز کا سختی سے کنٹرول کرنا ضروری ہے، ±2°C درجہ حرارت استحکام سمیت۔
تیزی سے ٹیسٹنگ کے حامی اکثر اس بات کی طرف اشارہ کرتے ہیں کہ اندرونی مزاحمت میں وقتاً فوقتاً تبدیلیوں اور صحت کی مکمل حالت کے ٹیسٹوں میں لگ بھگ 85 فیصد مطابقت ہوتی ہے۔ لیکن خاص طور پر لیتھیم آئرن فاسفیٹ سیلز کو دیکھنے میں مسائل ہوتے ہیں۔ یہ اعداد و شمار 20 فیصد سے زیادہ مختلف ہو سکتے ہیں، زیادہ تر اس وجہ سے کہ لوگ چارج ٹرانسفر مزاحمت کی مختلف وضاحت کرتے ہیں۔ روایتی وقت پر مبنی ٹیسٹنگ کے طریقوں میں SEI لیئر میں ہونے والی چھوٹی تبدیلیوں کو نظرانداز کر دیا جاتا ہے جسے EIS جیسے تعدد کے تجزیہ کے طریقے دراصل پکڑ لیتے ہیں۔ اس سے کچھ لوگوں کو یہ سوچنے پر مجبور کر دیا جاتا ہے کہ کیا یہ آسان ٹیسٹ ہمیں بیٹریوں کی سالہا سال استعمال کے بعد کیسے خراب ہونے کے بارے میں کافی معلومات دیتے ہیں۔
درست بیٹری کی صلاحیت کے پیمانے حاصل کرنے کا انحصار درحقیقت کنٹرول شدہ ماحول میں معیاری چارج اور ڈسچارج کے ٹیسٹس چلانے پر ہوتا ہے۔ آجکل زیادہ تر ماہرین سی سی سی وی طریقہ کار پر بھروسہ کرتے ہیں۔ بنیادی طور پر، ہم خلیات کو ان کے درج کردہ کرنت کے آدھے پر 4.1 وولٹ تک چارج کرتے ہیں، پھر اس وولٹیج کی سطح پر رکھتے ہیں جب تک کہ چارجنگ کرنت تقریباً 0.15 ایمپیئر سے کم نہ ہو جائے۔ جب ڈسچارج کا وقت آتا ہے، تو 1C کی شرح سے ہمیں حقیقی توانائی ذخیرہ کرنے کے بارے میں واضح تصویر ملتی ہے، جس میں تنگ کرنے والے وولٹیج کے اتار چڑھاؤ نہیں ہوتے۔ یہاں درستگی بھی قابلِ ذکر ہے، تقریباً ±0.8 فیصد، جو قدیم پلس ٹیسٹنگ کے طریقوں کی نسبت قابل اعتماد ہونے میں کہیں آگے ہے۔
اعلیٰ درستگی والی وولٹیج مانیٹرنگ (0.1mV ریزولوشن) اور مستحکم تخلیہ شدہ شرحیں قابل اعتماد نتائج کے لیے انتہائی اہم ہیں۔ ایک 2023 کے الیکٹرو کیمسٹری مطالعہ سے پتہ چلا کہ NMC لیتھیم آئن سیلز میں تخلیہ کرنٹ میں ±5% کی تبدیلی سے 12% صلاحیت کا فرق آیا۔ درستگی خاص طور پر 20% SOC سے کم ہونے پر اہم ہوتی ہے، جہاں وولٹیج کریوز فلیٹ ہو جاتے ہیں اور چھوٹی ماپنے کی غلطیاں نمایاں تشریح کی طرف لے جا سکتی ہیں۔
درجہ حرارت براہ راست تخلیہ کی صلاحیت کو متاثر کرتا ہے۔ حالیہ تجربات NMC سیلز پر کیے گئے جن میں -20°C پر 25°C کے مقابلے میں 23% صلاحیت میں کمی دیکھی گئی۔ غیر منظم حرارتی تغیرات (±5°C) معیاری 18650 سیلز میں نتائج کو 8–11% تک مسخ کر سکتے ہیں۔ اس لیے ٹیسٹ کے دوران مسلسل نتائج کو برقرار رکھنے کے لیے موسمی کنٹرول شدہ کیمرے ضروری ہیں۔
ایک کنٹرول شدہ 18 ماہ کے مطالعہ میں نکل-منگنیز-کوبالٹ آکسائیڈ سیلز میں گریجویشن کی نگرانی کی گئی:
| سائیکل کاؤنٹ | باقی ماندہ صلاحیت | گریجویشن فیکٹر |
|---|---|---|
| 100 | 97.2% | الیکٹرولائٹ آکسیڈیشن |
| 300 | 89.1% | ایس ای آئی لیئر کی نشوونما |
| 500 | 76.5% | ذرہ ٹوٹنا |
تحقیق ایک غیر لکیری کمی کے نمونے پر روشنی ڈالتی ہے: ابتداء میں ہر 100 چکروں پر اوسطاً 2.5 فیصد گنجائش کا نقصان 300 چکروں کے بعد تیز ہو کر 4.1 فیصد تک پہنچ جاتا ہے، جو بیٹری کی حقیقی دنیا کی عمر کے تخمینے میں کنٹرولڈ ٹیسٹنگ کی اہمیت کو اجاگر کرتا ہے۔
جب یہ معاملہ آتا ہے کہ بیٹری کتنی صحت مند ہے اس کی جانچ کرنا، زیادہ تر لوگ دو بنیادی چیزوں کو دیکھتے ہیں: یہ کہ نئی حالت کے مقابلے میں اس میں کتنی چارج ہولڈ کرنے کی صلاحیت ہے (کیپیسٹی ریٹینشن) اور وقتاً فوقتاً اندرونی مزاحمت میں تبدیلیاں۔ عمومی طور پر، ایک بیٹری کو تب تک مفید زندگی کے اختتام تک پہنچا سمجھا جاتا ہے جب یہ اپنی اصل صلاحیت کے 80 فیصد سے نیچے چلا جاتا ہے۔ گذشتہ سال نیچر میں شائع ہونے والی تحقیق نے یہ بھی دکھایا کہ یہ اہم معیارات میدان میں بیٹریوں کے ناکام ہونے کی وجہ سے تقریباً 94 فیصد تک وضاحت کرتے ہیں۔ بیٹری کو تبدیل کرنے کے وقت کی پیش گوئی (ایس او ایل پیش گوئیاں) کے لیے، ماہرین ان ٹیسٹوں کے ڈیٹا کو جو عمر بڑھنے کی رفتار کو تیز کرتے ہیں اور بیٹری کے روزمرہ استعمال کے بارے میں معلومات کو جوڑتے ہیں۔ یہ طریقہ کار کارخانہ داروں کو لیتھیم آئن بیٹریوں کی قدرتی حالت میں کام کرنے کے تحت تقریباً مائنس پلس 15 فیصد کے دائرے میں بیٹری کی زندگی کا تخمینہ لگانے کی اجازت دیتا ہے۔
ممانعت کی جانچ سے مزاحمت میں اضافے اور صلاحیت میں کمی کے درمیان مستقل تعلق کا پتہ چلتا ہے۔ این ایم سی سیلز میں، اے سی ممانعت میں ہر 10mΩ کے اضافے کے برابر صلاحیت میں اوسطاً 1.8 فیصد کمی آتی ہے۔ اسٹیٹ آف چارج (SOC) کی سطحوں پر متعدد نکات کی نگرانی عارضی آپریشنل اثرات سے مستقل کمی کو الگ کرنے میں مدد دیتی ہے، جس سے تشخیصی درستگی بہتر ہوتی ہے۔
اب مشین لرننگ ماڈلز جزوی آپریشنل ڈیٹا کا استعمال کرتے ہوئے صحتِ حرکت (SOH) کا تخمینہ لگانے کے قابل ہیں، جس سے مکمل ڈسچارج چکروں پر انحصار کم ہوتا ہے۔ تحقیق سے ظاہر ہوتا ہے کہ وولٹیج-درجہ حرارت کے رُخ کا تجزیہ کرنے والے الخوارزمی 95 فیصد پیش گوئی کی درستگی حاصل کر سکتے ہیں۔ وہ ہائبرڈ ماڈلز جو طبیعیاتی تنزلی کے اصولوں کو نیورل نیٹ ورکس کے ساتھ جوڑتے ہیں، برقی گاڑیوں میں حقیقی وقت کی نگرانی کے لیے خاص طور پر امید افزا ثابت ہو رہے ہیں۔
مستقل بیٹری کے جائزہ کے لیے بین الاقوامی معیارات پر عمل ضروری ہے۔ کلیدی ڈھانچے میں شامل ہیں IEC 62133 ح safety کے لیے اور UL 1642 لیتھیم بیسڈ سیل کے لیے، دونوں ہی سخت رواداری (±1% برائے صلاحیت) اور ماحولیاتی کنٹرول کی وضاحت کرتے ہیں۔
تحقیقی لیب 1,000+ سائیکلوں پر محیط کردار کا جائزہ لیتی ہیں، 15 سے زیادہ کارکردگی کی خصوصیات کا تجزیہ کرتے ہوئے۔ دوسری طرف، صنعتی معیار کنٹرول تیزی سے اہم معیارات کی تصدیق پر توجہ دیتا ہے، جیسے کہ DC اندرونی مزاحمت اور چارج ریٹینشن۔ ISO 9001 سے منظور شدہ سہولیات میں سخت کیلیبریشن اور موسمی کنٹرول (25°C ±0.5°C) کی وجہ سے ٹیسٹ میں تبدیلی 40% کم ہوتی ہے۔
فوجی تفصیلات (MIL-PRF-32565) 200% ڈیزائن مارجن کی تصدیق کا مطالبہ کرتی ہیں، جبکہ صارفین کے الیکٹرانکس حفاظت کو ترجیح دیتے ہیں—جیسے کہ نیل پینیٹریشن ٹیسٹ کے دوران حرارتی بے قابوی کے خطرے کو <0.1% تک محدود کرنا۔ یہ متعدد سطح کا طریقہ کار قابل اعتماد کارکردگی کو یقینی بناتا ہے غیر ضروری ٹیسٹنگ کے بوجھ کے بغیر، درخواست کی ضروریات کے ساتھ تصدیق کی سختی کو ہم آہنگ کرتے ہوئے۔
اہم اشارے وولٹیج کی استحکام، صلاحیت کی برقراری، اور اندرونی مزاحمت ہیں۔ یہ عوامل چارج اور ڈسچارج کے دوران کارکردگی اور قابل اعتمادی کا اندازہ لگاتے ہیں۔
OCV بیٹری کی صحت کا تیزی سے جائزہ لینے کے لیے اس کی آرام کی حالت کے ممکنہ وولٹیج کا جائزہ لیتی ہے، جو مسائل کو ابتدائی شناخت کرنے میں مدد دیتی ہے۔
درجہ حرارت کی لہروں کا اندرونی مزاحمت پر نمایاں اثر پڑ سکتا ہے، جو ٹیسٹ کی درستگی کو متاثر کرتا ہے، جس کی وجہ سے ٹیسٹ کی حالتوں پر سخت کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔
مشین لرننگ ماڈل آپریشنل ڈیٹا کے جزوی تجزیہ کے ذریعے صحت کی حالت کے اندازے کو بہتر بناتے ہیں، جو بیٹری کی عمر اور کارکردگی کی پیش گوئی کی درستگی میں اضافہ کرتے ہیں۔