लिथियम-आयन बॅटरी थर्मल रनअवे आणि सामग्रीचे विश्लेषण

आज, विविध कार कंपन्या पॉवर बॅटरीमध्ये मोठ्या प्रमाणावर लिथियम बॅटरी वापरत आहेत आणि उर्जेची घनता अधिकाधिक वाढत आहे, परंतु लोक अजूनही पॉवर बॅटरीच्या सुरक्षिततेमुळे रंगीत आहेत आणि सुरक्षेसाठी हा एक चांगला उपाय नाही. बॅटरीथर्मल रनअवे हे पॉवर बॅटरी सुरक्षिततेचे मुख्य संशोधन ऑब्जेक्ट आहे आणि त्यावर लक्ष केंद्रित करणे योग्य आहे.

सर्वप्रथम, थर्मल रनअवे म्हणजे काय ते समजून घेऊ.थर्मल रनअवे ही एक साखळी प्रतिक्रिया घटना आहे जी विविध ट्रिगर्सद्वारे चालविली जाते, परिणामी थोड्याच कालावधीत बॅटरीमधून मोठ्या प्रमाणात उष्णता आणि हानिकारक वायू उत्सर्जित होतात, ज्यामुळे बॅटरीला आग लागू शकते आणि गंभीर प्रकरणांमध्ये स्फोट देखील होऊ शकतो.थर्मल रनअवे घडण्याची अनेक कारणे आहेत, जसे की ओव्हरहाटिंग, ओव्हरचार्जिंग, अंतर्गत शॉर्ट सर्किट, टक्कर इ. बॅटरी थर्मल रनअवे अनेकदा बॅटरी सेलमधील नकारात्मक SEI फिल्मच्या विघटनापासून सुरू होते, त्यानंतर विघटन आणि वितळणे. डायाफ्रामचे, परिणामी नकारात्मक इलेक्ट्रोड आणि इलेक्ट्रोलाइट, त्यानंतर सकारात्मक इलेक्ट्रोड आणि इलेक्ट्रोलाइट दोन्हीचे विघटन होते, अशा प्रकारे मोठ्या प्रमाणात अंतर्गत शॉर्ट सर्किट सुरू होते, ज्यामुळे इलेक्ट्रोलाइट जळतो, जो नंतर इतर पेशींमध्ये पसरतो, ज्यामुळे एक गंभीर थर्मल पलायन आणि संपूर्ण बॅटरी पॅक उत्स्फूर्त ज्वलन निर्माण करण्यास अनुमती देते.

थर्मल पळून जाण्याची कारणे अंतर्गत आणि बाह्य कारणांमध्ये विभागली जाऊ शकतात.अंतर्गत कारणे अनेकदा अंतर्गत शॉर्ट सर्किटमुळे होतात;बाह्य कारणे यांत्रिक दुरुपयोग, विद्युत दुरुपयोग, थर्मल गैरवर्तन इ.

अंतर्गत शॉर्ट सर्किट, जे बॅटरीच्या सकारात्मक आणि नकारात्मक टर्मिनल्समधील थेट संपर्क आहे, संपर्काच्या प्रमाणात आणि त्यानंतरच्या प्रतिक्रिया ट्रिगरमध्ये मोठ्या प्रमाणात बदलते.सामान्यतः यांत्रिक आणि थर्मल गैरवर्तनामुळे होणारे मोठे अंतर्गत शॉर्ट सर्किट थेट थर्मल पळून जाण्यास कारणीभूत ठरते.याउलट, स्वतःहून विकसित होणारे अंतर्गत शॉर्ट सर्किट तुलनेने किरकोळ असतात आणि त्यातून निर्माण होणारी उष्णता इतकी कमी असते की ती लगेच थर्मल पळापळ सुरू करत नाही.अंतर्गत स्वयं-विकासामध्ये सामान्यतः उत्पादन दोष, बॅटरी वृद्धत्वामुळे होणारे विविध गुणधर्म बिघडणे, जसे की वाढलेली अंतर्गत प्रतिकारशक्ती, दीर्घकालीन सौम्य गैरवापरामुळे लिथियम धातूचे साठे इत्यादींचा समावेश होतो. जसजसा वेळ वाढतो, तसतसे अंतर्गत शॉर्ट सर्किट होण्याचा धोका असतो. अंतर्गत कारणे हळूहळू वाढतील.

यांत्रिक गैरवर्तन, बाह्य शक्तीच्या कृती अंतर्गत लिथियम बॅटरी मोनोमर आणि बॅटरी पॅकचे विकृत रूप आणि स्वतःच्या वेगवेगळ्या भागांचे सापेक्ष विस्थापन संदर्भित करते.इलेक्ट्रिक सेलच्या विरूद्ध मुख्य प्रकारांमध्ये टक्कर, एक्सट्रूझन आणि पंचर यांचा समावेश आहे.उदाहरणार्थ, एखाद्या विदेशी वस्तूला जास्त वेगाने वाहनाने स्पर्श केल्याने बॅटरीचा अंतर्गत डायफ्राम थेट कोसळला, ज्यामुळे बॅटरीमध्ये शॉर्ट सर्किट झाले आणि थोड्याच कालावधीत उत्स्फूर्त ज्वलन सुरू झाले.

लिथियम बॅटरीच्या विद्युत दुरुपयोगामध्ये सामान्यत: बाह्य शॉर्ट सर्किट, ओव्हरचार्ज, ओव्हर डिस्चार्ज अशा अनेक प्रकारांचा समावेश होतो, जे जास्त चार्ज करण्यासाठी थर्मल रनअवेमध्ये विकसित होण्याची शक्यता असते.बाह्य शॉर्ट सर्किट तेव्हा उद्भवते जेव्हा भिन्न दाब असलेले दोन कंडक्टर सेलच्या बाहेर जोडलेले असतात.बॅटरी पॅकमधील बाह्य शॉर्ट्स हे वाहनांच्या टक्कर, पाण्यात बुडणे, कंडक्टर दूषित होणे किंवा देखभाल दरम्यान इलेक्ट्रिक शॉकमुळे होणारे विकृतीमुळे असू शकते.सामान्यतः, बाह्य शॉर्ट सर्किटमधून सोडलेली उष्णता पंक्चरच्या विरूद्ध बॅटरी गरम करत नाही.बाह्य शॉर्ट सर्किट आणि थर्मल रनअवे यांच्यातील महत्त्वाचा दुवा म्हणजे अतिउष्णतेच्या बिंदूपर्यंत पोहोचणारे तापमान.जेव्हा बाह्य शॉर्ट सर्किटद्वारे निर्माण होणारी उष्णता चांगल्या प्रकारे विसर्जित केली जाऊ शकत नाही तेव्हा बॅटरीचे तापमान वाढते आणि उच्च तापमान थर्मल पळून जाण्यास कारणीभूत ठरते.म्हणून, शॉर्ट-सर्किट करंट बंद करणे किंवा जास्त उष्णता नष्ट करणे हे बाह्य शॉर्ट सर्किटला आणखी नुकसान होण्यापासून रोखण्याचे मार्ग आहेत.ओव्हरचार्जिंग, त्यात भरपूर ऊर्जा असल्यामुळे, विद्युत दुरुपयोगाच्या सर्वाधिक धोक्यांपैकी एक आहे.उष्णता आणि वायूची निर्मिती ही ओव्हरचार्जिंग प्रक्रियेची दोन सामान्य वैशिष्ट्ये आहेत.उष्णता निर्मिती ओमिक उष्णता आणि साइड प्रतिक्रियांमधून येते.प्रथम, लिथियम डेंड्राइट्स एनोड पृष्ठभागावर जास्त प्रमाणात लिथियम एम्बेडिंगमुळे वाढतात.