High capacity oceanographic lithium battery pack
ہائی کیپیسٹی اوشینوگرافک لیتھیم بیٹری پیک ایک قسم کا بیٹری پیک ہے جو سمندروں کے ماہرین استعمال کرتے ہیں۔ فزیکل اوشیانوگرافرس تعیناتی کی مدت کو بڑھانے اور مزید ڈیٹا اکٹھا کرنے کے لیے طویل مدتی تعیناتی کے لیے اعلی صلاحیت والے لیتھیم بیٹری پیک کا استعمال کرتے ہیں۔ سمندری ماہرین اکثر دور دراز مقامات پر کام کرتے ہیں جن تک پہنچنا مشکل ہوتا ہے۔ ان دور دراز مقامات تک پہنچنے کی لاگت، اکثر جہاز کے ذریعے، تحقیقات کی لاگت پر حاوی ہو سکتی ہے۔ اس سے سمندروں کے ماہرین کو اپنی تعیناتی کی مدت بڑھانے کی ترغیب ملتی ہے تاکہ وہ ان سے کم بار مل سکیں۔ اس کا مطلب ہے، دوسری چیزوں کے علاوہ، ان کے بیٹری پیک کی صلاحیت میں اضافہ کرنا۔ استعمال کی وجوہات جب ممکن ہو، سمندری ماہرین الکلائن بیٹریاں استعمال کرتے ہیں کیونکہ وہ سستی اور آسانی سے دستیاب ہوتی ہیں۔ تاہم، جب الکلین بیٹریاں ناکافی صلاحیت فراہم کرتی ہیں، تو سمندر کے ماہرین لتیم بیٹری پیک کا رخ کرتے ہیں، جو صلاحیت سے تین گنا زیادہ سپلائی کر سکتے ہیں۔ لتیم تھیونیل کلورائڈ کیمسٹری پر مبنی بیٹری پیک کی قیمت الکلائن بیٹری پیک سے زیادہ ہوتی ہے، لیکن وہ وزن کے تقریبا 60 فیصد (دونوں حجم کے لحاظ سے) توانائی کی کثافت سے تقریبا تین گنا زیادہ فراہم کرتے ہیں۔ لتیم بیٹریوں کے دیگر فوائد بھی ہیں۔ وہ نہ ہونے کے برابر گیس پیدا کرتے ہیں، اور جو گیس پیدا ہوتی ہے وہ ہرمیٹک طور پر مہر بند دھات کے کنٹینرز میں موجود ہوتی ہے۔ پیک کی زندگی کے دوران وولٹیج الکلائن پیک کے وولٹیج سے کافی کم ہوتا ہے۔ کم موجودہ لتیم خلیات میں بھی نسبتا کم سیلف ڈسچارج ہوتا ہے، جو 10 سالوں میں اپنی صلاحیت کا 10 فیصد سے بھی کم کھو دیتے ہیں۔ بیٹری پیک ڈیزائن ڈوپلر لمیٹڈ اوشیانوگرافک بیٹری پیک تادیرن کے TL6930 کم موجودہ لتیم تھیونیل کلورائڈ پرائمری خلیوں کو چھوٹے ریچارج ایبل خلیوں کے ساتھ مل کر استعمال کرتے ہیں جنہیں ہائبرڈ لیئر کیپیسیٹرز (HLC) کہا جاتا ہے۔ کم موجودہ لتیم خلیات بہت سے ایپلی کیشنز کے لیے درکار کرنٹس کی فراہمی نہیں کر سکتے، لیکن وہ اعلی موجودہ خلیات سے زیادہ توانائی ذخیرہ کرتے ہیں۔ ہائی کرنٹ سیل سرپل وارڈ الیکٹروڈ کا استعمال کرتے ہیں، یعنی سیل کے اندر سرپل میں لپٹے شیٹس میں بنے الیکٹروڈ۔ چادروں کا بڑا سطحی رقبہ اس کرنٹ کو بڑھاتا ہے جو خلیہ فراہم کر سکتا ہے۔ کم موجودہ خلیات بوبن الیکٹروڈ کا استعمال کرتے ہیں، ایک آسان ڈیزائن جس میں اندرونی انوڈ، دھاتی لیتھیم کی بیرونی پرت، اور دونوں کے درمیان الیکٹرولائٹ ہوتا ہے۔ یہ ڈیزائن تیار کرنے میں کم مہنگا ہے، اور یہ زیادہ توانائی ذخیرہ کرتا ہے۔ خلیوں کی خصوصیات TL6930 خلیات عام سمندری درجہ حرارت (0-40 °C)، اور عام سمندری تعیناتی (1 ماہ-2 سال) کے لیے اچھی طرح سے کام کرتے ہیں۔ 5-10 °C کے درجہ حرارت پر، ایک TL6930 ایک ہی سائز کے الکلین سیل سے تقریبا تین گنا زیادہ توانائی رکھتا ہے۔ اس فرق کا زیادہ تر حساب لتیم سیل کے اعلی وولٹیج (برائے نام 3.8 وی ڈی سی بمقابلہ 1.5 وی ڈی سی) سے لگایا جاتا ہے۔ شکل۔ 1 ایک مثال فراہم کرتا ہے کہ کس طرح ان خلیوں پر وولٹیج وقت کے ساتھ بدلتا ہے، یہ فرض کرتے ہوئے کہ دونوں خلیات ایک ہی مسلسل طاقت فراہم کرتے ہیں۔ لتیم خلیہ ایک الکلائن خلیے سے 3 گنا زیادہ دیر تک رہتا ہے، اور اپنی زندگی کے دوران زیادہ مستقل وولٹیج کو برقرار رکھتا ہے۔ بنیادی لتیم خلیات بھی ریچارج ایبل لتیم خلیات کی صلاحیت سے کئی گنا زیادہ رکھتے ہیں۔ ہائبرڈ پرت کیپسیٹرز زیادہ تر سمندری آلات زیادہ تر وقت بہت کم طاقت استعمال کرتے ہیں، اور انہیں صرف مختصر مدت کے لیے اعلی دھاروں کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر آلات کے نظام ہیں جو اریڈیم کے ذریعے ڈیٹا کو ٹیلی میٹر کرتے ہیں، اور صوتی موڈیم (جیسے۔ بینتھوس یا لنک-سوال سے)۔ اے ڈی سی پیز کو ہائی پاور صوتی ترسیل کو سپورٹ کرنے کے لیے ہائی کرنٹ کی مختصر دالوں کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔ ایچ ایل سی وہ کلید ہیں جو کم موجودہ لتیم بیٹری پیک کو اعلی کرنٹ کی مختصر دالوں کی فراہمی کے قابل بناتی ہیں۔ ایچ ایل سی دراصل ریچارج ایبل لتیم سیل ہوتے ہیں جو ایک تنگ وولٹیج رینج پر بڑے کیپسیٹرز کی طرح برتاؤ کرتے ہیں (شکل۔ 2)۔ سیل کی ترتیب سمندری ماہرین کے ذریعہ استعمال ہونے والے زیادہ تر الکلائن بیٹری پیک خلیوں کے تاروں سے بنائے جاتے ہیں۔ ایک عام الکلائن بیٹری پیک اکثر الکلائن خلیوں کے متعدد تاروں پر مشتمل ہوتا ہے، جو کل صلاحیت کو بڑھانے کے لیے متوازی طور پر جڑے ہوتے ہیں۔ دالوں کے پلس پیک اس کے برعکس نقطہ نظر اختیار کرتے ہیں۔ پیک متوازی پرائمری خلیوں کی "شاخوں" میں بنائے جاتے ہیں، ہر شاخ ایک یا زیادہ ایچ ایل سی چارج کرتی ہے۔ جب ہائی کرنٹس کی ضرورت ہوتی ہے تو ایچ ایل سی زیادہ تر کرنٹ کا ذریعہ بنتا ہے، پھر ایچ ایل سی بنیادی خلیوں سے آہستہ آہستہ کم کرنٹ پر ری چارج ہوتے ہیں۔ خلیے کا کم کرنٹ اسے زیادہ مؤثر طریقے سے کام کرنے کے قابل بناتا ہے۔ ہائی کرنٹ کم کرنٹ خلیوں کے اندر حرارت کے طور پر توانائی کو ختم کرتا ہے اور اس کے دیگر نقصان دہ اثرات ہوتے ہیں۔ یہ پاور انسٹرومینٹیشن کے لیے دستیاب توانائی کو کم کرتے ہیں۔ بنیادی لتیم خلیوں کو ایچ ایل سی کے ساتھ جوڑنے سے پیک اپنی ذخیرہ شدہ توانائی کو آلات کے نظام تک پہنچانے کے قابل بناتا ہے۔ شارٹ سرکٹ تحفظ شکل۔ 3 ایک عام پلس اسکیمیٹک دکھاتا ہے۔ پیک میں خلیوں کو ریورس چارج کرنے کے امکان کو کم کرنے کے لیے ہر شاخ میں ڈایڈس شامل ہوتے ہیں۔ پی ٹی سی، یا مثبت درجہ حرارت گتانک تھرمسٹر دوبارہ ترتیب دینے کے قابل فیوز کے طور پر کام کرتے ہیں۔ پی ٹی سی ٹرپ کرنٹ پر گرم ہونا شروع ہو جاتے ہیں۔ گرمی ان کی مزاحمت میں اضافہ کرتی ہے جس سے اور بھی زیادہ گرمی پیدا ہوتی ہے، اور پی ٹی سی تیزی سے "ٹرپس" کرتا ہے اور زیادہ تر کرنٹ کو بند کر دیتا ہے۔ پی ٹی سی شاذ و نادر ہی ایک عام اے ڈی سی پی پیک میں سفر کرتا ہے، کیونکہ حفاظتی سرکٹ شارٹ سرکٹس کے خلاف بنیادی تحفظ ہے (تقریبا 8 اے سے اوپر کسی بھی کرنٹ کے طور پر بیان کیا گیا ہے)۔ حفاظتی سرکٹ بھی پیک کو بند کر دیتا ہے اس سے پہلے کہ اس کا وولٹیج حد سے نیچے گر جائے۔ اگر پیک کو مکمل طور پر خارج کرنے کی اجازت دی جاتی ہے، تو ایک شاخ دوسرے سے پہلے خارج ہو سکتی ہے، جس کی وجہ سے خارج ہونے والی شاخ کو باقی خلیات چارج کر سکتے ہیں۔ لتیم سیل کو چارج کرنے کی کوئی بھی کوشش ممکنہ طور پر خطرناک ہے، اور پیک کو اس کے ابتدائی وولٹیج کے تقریبا 75-80% پر بند کرنا ایسا ہونے سے روکتا ہے۔ اس وولٹیج پر، صلاحیت کا صرف 3 فیصد باقی رہتا ہے، لیکن باقی صلاحیت پھر بھی پیک کو مکمل طور پر خارج کرنے سے پہلے اسے ٹھکانے لگانے کے لیے سالوں کی اجازت دیتی ہے۔ قبل از تعیناتی ٹیسٹ کیونکہ سمندری ماہرین طویل مدتی تعیناتی میں کافی وقت اور پیسہ خرچ کرتے ہیں، پھر نتائج دیکھنے کے لیے انتظار کرتے ہیں، سمندری ماہرین اپنے تجربات کی کامیابی کو یقینی بنانے کے لیے تعیناتی سے پہلے غیر معمولی کوششوں کی سرمایہ کاری کرتے ہیں۔ ان کے خدشات میں سے ایک بیٹری کی ناکامی ہے۔ ڈوپلر لمیٹڈ کی ایکوسٹک ڈوپلر کرنٹ پروفائلر (اے ڈی سی پی) بیٹریاں لتیم بیٹری پیک کی ایک مثال فراہم کرتی ہیں جن کی تعیناتی سے پہلے ایک سمندری ماہر جانچ کر سکتا ہے۔ یہ بیٹری پیک عام طور پر آر ڈی انسٹرومینٹس ورک ہارس سینٹینل اور لانگ رینجر اور نورٹیک کے اے ڈبلیو اے سی میں استعمال ہوتے ہیں۔ تادیرن کی پلس پلس ٹیکنالوجی پر مبنی یہ لتیم پیک عام الکلائن بیٹری پیک سے کافی مختلف طریقے سے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ سیفٹی سرکٹ اپنے حفاظتی افعال کے اضافے میں، سیفٹی سرکٹ ایک سیلف ٹیسٹ بھی فراہم کرتا ہے جو تعیناتی سے پہلے پیک کی صحت کی تصدیق کرتا ہے۔ اگر کوئی ونڈو نہیں ہے جس کے پیچھے ایل ای ڈی ہے، تو پیک کو شارٹ نہیں کیا جانا چاہیے۔ صرف حفاظتی سرکٹ والے بیٹری پیک شارٹ سرکٹ کے جواب میں فوری طور پر پیک کو بند کر دیتے ہیں۔ سیلف ٹیسٹ سیلف ٹیسٹ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ بیٹری اور اس کا سیفٹی سرکٹ کام کرتا ہے، کہ بیٹری وولٹیج قابل قبول حد کے اندر ہے، کہ بیٹری کرنٹ کی 8 اے پلس فراہم کر سکتی ہے، اور یہ کہ بیٹری شارٹ سے خود کو بچائے گی۔ ٹیسٹ اس بات کی تصدیق کرتا ہے کہ بیٹری پیک نیا ہے۔ اگر کوئی نیا بیٹری ٹیسٹ استعمال کیا جاتا ہے، تو سپلائر سے رابطہ کیا جانا چاہیے۔ کچھ حالات میں، ایک بیٹری جو ٹھنڈے درجہ حرارت پر ذخیرہ کی جاتی ہے وہ ایک ٹیسٹ کا نتیجہ پیدا کر سکتی ہے جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ اسے استعمال کیا گیا ہے، حالانکہ یہ اپنی مکمل اصل صلاحیت رکھتی ہے۔ اگر کوئی "اچھی" بیٹری کسی آلے کو چلانے میں ناکام ہو تو کیا کریں کچھ آلات کے ان پٹ پر موجودہ حد ہوتی ہے۔ سب سے عام مثال آر ڈی انسٹرومینٹس ورک ہارس ہے۔ جب کرنٹ لمیٹر ناکام ہوجاتا ہے، تو آلہ بیٹری کے شارٹ سرکٹ پروٹیکشن کو متحرک کرنے کے لیے کافی کرنٹ کھینچتا ہے، اور آلہ چلانے میں ناکام ہو جاتا ہے۔ جب ایسا ہوتا ہے تو اے سی اڈاپٹر (جو اے ڈی سی پی کے اندرونی کیپسیٹر بینک کو چارج کرتا ہے) کو پلگ ان کریں، پھر بیٹری کو پلگ ان کریں۔ آلہ اب معمول کے مطابق چلے گا۔ "استعمال شدہ" اور "ختم شدہ" حفاظتی سرکٹ اس بات کا تعین کرتا ہے کہ ایک پیک کا استعمال اس وقت کیا گیا ہے جب اس کا وولٹیج حد سے نیچے گرتا ہے، یا اگر یہ دالوں کی کم سے کم تعداد کا پتہ لگاتا ہے۔ کسی پیک کی جانچ کرنا عام طور پر اسے "استعمال شدہ" بنانے کے لیے کافی نہیں ہوتا ہے، لیکن عام آپریشن کے لیے اسے اس وقت "استعمال شدہ" بنانا چاہیے جب اس کی صلاحیت کا 1 فیصد ختم ہو جائے۔ سیفٹی سرکٹ پیک کو "ختم" ہونے کا سبب بنتا ہے جب یہ اپنے اینڈ آف لائف وولٹیج سے نیچے گر جاتا ہے اور بند ہو جاتا ہے۔ استعمال شدہ پیک عام طور پر کام کرتا رہے گا، لیکن ختم شدہ پیک اب استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ حوالہ جات سمندر نگاری لتیم آئن بیٹریاں