High capacity oceanographic lithium battery pack
एक उच्च क्षमता वाला महासागरीय लिथियम बैटरी पैक एक प्रकार का बैटरी पैक है जिसका उपयोग समुद्र विज्ञानी करते हैं। भौतिक समुद्र विज्ञानी तैनाती की अवधि बढ़ाने और अधिक डेटा एकत्र करने के लिए दीर्घकालिक तैनाती के लिए उच्च क्षमता वाले लिथियम बैटरी पैक का उपयोग करते हैं। समुद्र विज्ञानी अक्सर दूर के स्थानों पर काम करते हैं जहाँ तक पहुँचना मुश्किल होता है। इन दूरस्थ स्थलों तक पहुंचने की लागत, अक्सर जहाज द्वारा, एक जांच की लागत पर हावी हो सकती है। यह समुद्रविदों को अपनी तैनाती की अवधि बढ़ाने के लिए प्रेरित करता है ताकि वे कम बार उनसे मिल सकें। इसका मतलब है, अन्य चीजों के अलावा, उनके बैटरी पैक की क्षमता में वृद्धि। उपयोग के कारण जब संभव हो, समुद्र विज्ञानी क्षारीय बैटरियों का उपयोग करते हैं क्योंकि वे सस्ती और आसानी से उपलब्ध होती हैं। हालांकि, जब क्षारीय बैटरी अपर्याप्त क्षमता प्रदान करती हैं, तो समुद्र विज्ञानी लिथियम बैटरी पैक की ओर रुख करते हैं, जो क्षमता का तीन गुना आपूर्ति कर सकते हैं। लिथियम थियोनिल क्लोराइड रसायन विज्ञान पर आधारित बैटरी पैक की कीमत क्षारीय बैटरी पैक की तुलना में अधिक होती है, लेकिन वे वजन के लगभग 60 प्रतिशत (दोनों आयतन) पर लगभग तीन गुना ऊर्जा घनत्व प्रदान करते हैं। लिथियम बैटरियों के अन्य फायदे भी हैं। वे नगण्य गैस का उत्पादन करते हैं, और जो गैस उत्पन्न होती है वह हर्मेटिक रूप से सीलबंद धातु के पात्रों में निहित होती है। पैक के जीवनकाल में वोल्टेज एक क्षारीय पैक के वोल्टेज की तुलना में काफी कम होता है। कम धारा वाली लिथियम कोशिकाओं में भी अपेक्षाकृत कम स्व-निर्वहन होता है, जो 10 वर्षों में अपनी क्षमता का 10 प्रतिशत से भी कम खो देते हैं। बैटरी पैक डिजाइन डॉपलर लिमिटेड. समुद्र विज्ञान बैटरी पैक हाइब्रिड लेयर कैपेसिटर्स (एच. एल. सी.) नामक छोटी रिचार्जेबल कोशिकाओं के साथ संयुक्त ताडिरान की टी. एल. 6930 लो करंट लिथियम थियोनिल क्लोराइड प्राथमिक कोशिकाओं का उपयोग करते हैं। कम धारा वाली लिथियम कोशिकाएं कई अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक धाराओं की आपूर्ति नहीं कर सकती हैं, लेकिन वे उच्च धारा वाली कोशिकाओं की तुलना में अधिक ऊर्जा संग्रहीत करती हैं। उच्च धारा कोशिकाएँ सर्पिल घाव इलेक्ट्रोड का उपयोग करती हैं, अर्थात, कोशिका के अंदर एक सर्पिल में लिपटे चादरों में निर्मित इलेक्ट्रोड। चादरों का बड़ा सतह क्षेत्र उस धारा को बढ़ाता है जिसकी आपूर्ति कोशिका कर सकती है। निम्न धारा कोशिकाएँ बॉबिन इलेक्ट्रोड का उपयोग करती हैं, एक सरल डिजाइन जिसमें एक आंतरिक एनोड, धातु लिथियम की एक बाहरी परत और दोनों के बीच इलेक्ट्रोलाइट होता है। इस डिजाइन का निर्माण कम खर्चीला है और यह अधिक ऊर्जा का भंडारण करता है। कोशिका विशेषताएँ TL6930 कोशिकाएँ विशिष्ट महासागर तापमान (0-40 °C) पर और विशिष्ट महासागर परिनियोजन (1 महीने-2 साल) के लिए अच्छी तरह से काम करती हैं। 5-10 °C के तापमान पर, एक TL6930 समान आकार की क्षारीय कोशिका की ऊर्जा का लगभग तीन गुना धारण करता है। उस अंतर का अधिकांश हिस्सा लिथियम सेल के उच्च वोल्टेज (नाममात्र 3.8 वीडीसी बनाम 1.5 वीडीसी) द्वारा गिना जाता है। चित्र. 1 एक उदाहरण प्रदान करता है कि कैसे इन कोशिकाओं पर वोल्टेज समय के साथ बदलता है, यह मानते हुए कि दोनों कोशिकाएं समान निरंतर शक्ति की आपूर्ति करती हैं। लिथियम कोशिका एक क्षारीय कोशिका की तुलना में 3 गुना लंबे समय तक रहती है, और अपने जीवनकाल के दौरान अधिक स्थिर वोल्टेज बनाए रखती है। प्राथमिक लिथियम कोशिकाएँ भी रिचार्जेबल लिथियम कोशिकाओं की क्षमता से कई गुना अधिक धारण करती हैं। हाइब्रिड परत संधारित्र अधिकांश समुद्र विज्ञान उपकरण अधिकांश समय बहुत कम शक्ति का उपयोग करते हैं, और उन्हें केवल छोटी अवधि के लिए उच्च धाराओं की आवश्यकता होती है। उदाहरण उपकरण प्रणालियाँ हैं जो इरिडियम के माध्यम से डेटा को टेलीमीटर करती हैं, और ध्वनिक मॉडेम (जैसे। बेंथोस या लिंक-क्वेस्ट से)। ए. डी. सी. पी. को उच्च शक्ति वाले ध्वनिक संचरण का समर्थन करने के लिए उच्च प्रवाह की छोटी दालों की भी आवश्यकता होती है। एच. एल. सी. वे कुंजी हैं जो कम वर्तमान वाले लिथियम बैटरी पैक को उच्च प्रवाह की छोटी दालों की आपूर्ति करने में सक्षम बनाते हैं। एच. एल. सी. वास्तव में रिचार्जेबल लिथियम कोशिकाएं हैं जो एक संकीर्ण वोल्टेज सीमा पर विशाल संधारित्रों की तरह व्यवहार करती हैं (चित्र। 2)। कोशिका व्यवस्था समुद्रविज्ञानी द्वारा उपयोग किए जाने वाले अधिकांश क्षारीय बैटरी पैक कोशिकाओं के तारों के साथ बनाए जाते हैं। एक विशिष्ट क्षारीय बैटरी पैक में अक्सर क्षारीय कोशिकाओं के कई तार होते हैं, जो कुल क्षमता बढ़ाने के लिए समानांतर रूप से जुड़े होते हैं। पल्सेसप्लस पैक विपरीत दृष्टिकोण अपनाते हैं। पैक समानांतर प्राथमिक कोशिकाओं की "शाखाओं" में बनाए जाते हैं, प्रत्येक शाखा एक या अधिक एच. एल. सी. को चार्ज करती है। जब उच्च धाराओं की आवश्यकता होती है तो एच. एल. सी. अधिकांश धारा का स्रोत होता है, फिर एच. एल. सी. धीरे-धीरे प्राथमिक कोशिकाओं से कम धारा पर रिचार्ज करते हैं। कोशिका की कम धारा इसे अधिक कुशलता से काम करने में सक्षम बनाती है। उच्च धारा कम धारा कोशिकाओं के अंदर ऊष्मा के रूप में ऊर्जा को नष्ट कर देती है और इसके अन्य हानिकारक प्रभाव होते हैं। ये बिजली उपकरण के लिए उपलब्ध ऊर्जा को कम करते हैं। एच. एल. सी. के साथ प्राथमिक लिथियम कोशिकाओं का संयोजन पैक को अपनी संग्रहीत ऊर्जा को उपकरण प्रणाली तक पहुँचाने में सक्षम बनाता है। लघु परिपथ सुरक्षा चित्र। 3 एक विशिष्ट पल्स प्लस योजनाबद्ध दिखाता है। पैक में कोशिकाओं को रिवर्स चार्ज करने की संभावना को कम करने के लिए प्रत्येक शाखा में डायोड शामिल हैं। पी. टी. सी., या सकारात्मक तापमान गुणांक थर्मिस्टर पुनर्स्थापित करने योग्य फ्यूज के रूप में कार्य करते हैं। पी. टी. सी. एक यात्रा धारा में गर्म होने लगते हैं। गर्मी उनके प्रतिरोध को बढ़ाती है जो और भी अधिक गर्मी पैदा करती है, और पी. टी. सी. जल्दी से "चक्कर लगाता है" और अधिकांश धारा को बंद कर देता है। पी. टी. सी. शायद ही कभी एक विशिष्ट ए. डी. सी. पी. पैक में यात्रा करता है, क्योंकि सुरक्षा परिपथ शॉर्ट सर्किट (लगभग 8 ए से ऊपर किसी भी धारा के रूप में परिभाषित) के खिलाफ प्राथमिक सुरक्षा है। सुरक्षा परिपथ भी पैक को बंद कर देता है इससे पहले कि इसका वोल्टेज एक सीमा से नीचे गिर जाए। यदि पैक को पूरी तरह से निर्वहन करने की अनुमति दी जाती है, तो एक शाखा दूसरे से पहले निर्वहन कर सकती है, जिससे शेष कोशिकाओं द्वारा निर्वहन शाखा को चार्ज किया जा सकता है। लिथियम सेल को चार्ज करने का कोई भी प्रयास संभावित रूप से खतरनाक है, और पैक को इसके शुरुआती वोल्टेज के लगभग 75-80% पर बंद करना ऐसा होने से रोकता है। इस वोल्टेज पर, क्षमता का केवल 3 प्रतिशत बचा रहता है, लेकिन शेष क्षमता अभी भी पैक के पूरी तरह से निर्वहन से पहले निपटान के लिए वर्षों की अनुमति देती है। पूर्व-तैनाती परीक्षण क्योंकि समुद्र विज्ञानी लंबे समय तक तैनाती में काफी समय और पैसा खर्च करते हैं, फिर परिणाम देखने के लिए प्रतीक्षा करते हैं, इसलिए समुद्र विज्ञानी अपने प्रयोगों की सफलता सुनिश्चित करने के लिए तैनाती से पहले असाधारण प्रयास करते हैं। उनकी चिंताओं में से एक बैटरी की विफलता है। डॉपलर लिमिटेड की एकॉस्टिक डॉपलर करंट प्रोफाइलर (ए. डी. सी. पी.) बैटरियाँ लिथियम बैटरी पैक का एक उदाहरण प्रदान करती हैं जिनका एक समुद्र विज्ञानी परिनियोजन से पहले परीक्षण कर सकता है। इन बैटरी पैक का उपयोग आमतौर पर आर. डी. इंस्ट्रूमेंट्स वर्कहॉर्स सेंटिनल और लॉन्ग रेंजर और नॉर्टेक के ए. डब्ल्यू. ए. सी. में किया जाता है। ताडीरन की पल्स प्लस तकनीक पर आधारित इन लिथियम पैक को विशिष्ट क्षारीय बैटरी पैक से काफी अलग तरीके से डिजाइन किया गया है। सुरक्षा परिपथ अपने सुरक्षा कार्यों के अतिरिक्त, सुरक्षा परिपथ एक स्व-परीक्षण भी प्रदान करता है जो तैनाती से पहले पैक के स्वास्थ्य की पुष्टि करता है। यदि कोई खिड़की नहीं है जिसके पीछे एक एलईडी है, तो पैक को छोटा नहीं किया जाना चाहिए। केवल सुरक्षा परिपथ के साथ बैटरी पैक शॉर्ट सर्किट के जवाब में पैक को तुरंत बंद कर देते हैं। स्व-परीक्षण स्व-परीक्षण इंगित करता है कि बैटरी और उसका सुरक्षा परिपथ काम करता है, कि बैटरी वोल्टेज एक स्वीकार्य सीमा के भीतर है, कि बैटरी धारा की 8 ए पल्स की आपूर्ति कर सकती है, और कि बैटरी शॉर्ट से खुद को बचा लेगी। परीक्षण पुष्टि करता है कि बैटरी पैक नया है। यदि एक नए बैटरी परीक्षण का उपयोग किया जाता है, तो आपूर्तिकर्ता से संपर्क किया जाना चाहिए। कुछ परिस्थितियों में, एक बैटरी जिसे ठंडे तापमान पर संग्रहीत किया जाता है, एक परीक्षण परिणाम उत्पन्न कर सकता है जो इंगित करता है कि इसका उपयोग किया गया है, भले ही यह अपनी पूरी मूल क्षमता रखता हो। यदि कोई "अच्छी" बैटरी किसी उपकरण को चलाने में विफल रहती है तो क्या करें कुछ उपकरणों के इनपुट पर वर्तमान सीमा होती है। सबसे आम उदाहरण आर. डी. इंस्ट्रूमेंट्स वर्कहॉर्स है। जब एक करंट लिमिटर विफल हो जाता है, तो उपकरण बैटरी के शॉर्ट सर्किट सुरक्षा को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त करंट खींचता है, और उपकरण चलाने में विफल रहता है। जब ऐसा होता है, तो एसी एडाप्टर (जो ए. डी. सी. पी. के आंतरिक संधारित्र बैंक को चार्ज करता है) को प्लग करें, फिर बैटरी को प्लग करें। उपकरण अब सामान्य रूप से चलेगा। "प्रयुक्त" और "क्षीण" सुरक्षा परिपथ यह निर्धारित करता है कि एक पैक का उपयोग तब किया गया है जब इसका वोल्टेज एक सीमा से नीचे गिरता है, या यदि यह न्यूनतम संख्या में दालों का पता लगाता है। एक पैक का परीक्षण आम तौर पर इसे "उपयोग" करने के लिए पर्याप्त नहीं होता है, लेकिन सामान्य संचालन से इसकी क्षमता का 1 प्रतिशत समाप्त होने के आसपास इसे "उपयोग" किया जाना चाहिए। सुरक्षा परिपथ पैक के "समाप्त" होने का कारण बनता है जब यह अपने जीवन के अंत वोल्टेज से नीचे गिरता है और बंद हो जाता है। एक प्रयुक्त पैक सामान्य रूप से काम करता रहेगा, लेकिन एक समाप्त पैक का अब उपयोग नहीं किया जा सकता है। संदर्भ समुद्र विज्ञान लिथियम-आयन बैटरियाँ