शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी औष्णिक व्यवस्थापन तंत्रज्ञान

शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनांची थर्मल मॅनेजमेंट सिस्टीम केवळ चालकासाठी आरामदायक ड्रायव्हिंग वातावरणच सुनिश्चित करत नाही, तर आतील वातावरणाचे तापमान, आर्द्रता, हवेच्या पुरवठ्याचे तापमान इत्यादींवरही नियंत्रण ठेवते. ही प्रामुख्याने पॉवर बॅटरीच्या तापमानावर नियंत्रण ठेवते. पॉवर बॅटरीचे तापमान नियंत्रण हे इलेक्ट्रिक वाहनाची सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी असते आणि वाहनांच्या कार्यक्षम व सुरक्षित संचालनासाठी ही एक महत्त्वाची पूर्वअट आहे.

पॉवर बॅटरी थंड करण्याच्या अनेक पद्धती आहेत, ज्यांचे वर्गीकरण एअर कूलिंग, लिक्विड कूलिंग, हीट सिंक कूलिंग, फेज चेंज मटेरियल कूलिंग आणि हीट पाईप कूलिंगमध्ये केले जाऊ शकते.

तापमान खूप जास्त किंवा खूप कमी असल्यास लिथियम-आयन बॅटरीच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम होतो, परंतु वेगवेगळ्या तापमानाचे बॅटरीच्या अंतर्गत संरचनेवर आणि आयन रासायनिक अभिक्रियांवर वेगवेगळे परिणाम होतात.

कमी तापमानात, चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग दरम्यान इलेक्ट्रोलाइटची आयनिक चालकता कमी असते आणि पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोड/इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस व निगेटिव्ह इलेक्ट्रोड/इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेसवरील इम्पेडन्स जास्त असतो. याचा परिणाम पॉझिटिव्ह आणि निगेटिव्ह इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावरील चार्ज ट्रान्सफर इम्पेडन्सवर आणि निगेटिव्ह इलेक्ट्रोडमधील लिथियम आयनच्या प्रसाराच्या गतीवर होतो, ज्यामुळे अखेरीस बॅटरी रेट डिस्चार्ज परफॉर्मन्स आणि चार्जिंग व डिस्चार्जिंगची कार्यक्षमता यांसारख्या महत्त्वाच्या निर्देशकांवर परिणाम होतो. कमी तापमानात, बॅटरीच्या इलेक्ट्रोलाइटमधील काही द्रावक गोठून घट्ट होतो, ज्यामुळे लिथियम आयनचे स्थलांतर करणे कठीण होते. तापमान जसजसे कमी होते, तसतसा इलेक्ट्रोलाइट सॉल्टचा इलेक्ट्रोकेमिकल रिॲक्शन इम्पेडन्स वाढत जातो आणि त्याच्या आयनचा डिसोसिएशन कॉन्स्टंट देखील कमी होत जातो. हे घटक इलेक्ट्रोलाइटमधील आयनच्या हालचालीच्या दरावर गंभीर परिणाम करतात, ज्यामुळे इलेक्ट्रोकेमिकल रिॲक्शनचा दर कमी होतो; आणि कमी तापमानात बॅटरीच्या चार्जिंग प्रक्रियेदरम्यान, लिथियम आयनच्या स्थलांतरातील अडचणीमुळे लिथियम आयनचे मेटॅलिक लिथियम डेंड्राइट्समध्ये रूपांतर होते, ज्यामुळे इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन होते आणि कॉन्सन्ट्रेशन पोलरायझेशन वाढते. शिवाय, या लिथियम धातूच्या डेंड्राइटचे टोकदार कोन बॅटरीच्या आतील सेपरेटरला सहजपणे भेदू शकतात, ज्यामुळे बॅटरीमध्ये शॉर्ट सर्किट होऊन सुरक्षिततेचा अपघात होऊ शकतो.

उच्च तापमानामुळे इलेक्ट्रोलाइट द्रावक गोठत नाही, किंवा इलेक्ट्रोलाइट क्षार आयनांचा प्रसार दर कमी होत नाही; याउलट, उच्च तापमानामुळे पदार्थाची इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियाशीलता वाढते, आयन प्रसार दर वाढतो आणि लिथियम आयनांचे स्थलांतरण वेगवान होते, त्यामुळे एका अर्थाने उच्च तापमान लिथियम-आयन बॅटरीची चार्ज आणि डिस्चार्ज कार्यक्षमता सुधारण्यास मदत करते. तथापि, जेव्हा तापमान खूप जास्त असते, तेव्हा ते SEI फिल्मची विघटन अभिक्रिया, लिथियम-एम्बेडेड कार्बन आणि इलेक्ट्रोलाइटमधील अभिक्रिया, लिथियम-एम्बेडेड कार्बन आणि चिकट पदार्थामधील अभिक्रिया, इलेक्ट्रोलाइटची विघटन अभिक्रिया आणि कॅथोड पदार्थाची विघटन अभिक्रिया वेगवान करते, ज्यामुळे बॅटरीच्या सेवा आयुष्यावर आणि वापराच्या कार्यक्षमतेवर गंभीर परिणाम होतो. वरील सर्व अभिक्रिया जवळजवळ अपरिवर्तनीय आहेत. जेव्हा अभिक्रियेचा वेग वाढतो, तेव्हा बॅटरीमधील परिवर्तनीय इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियांसाठी उपलब्ध असलेले पदार्थ वेगाने कमी होतात, ज्यामुळे बॅटरीची कार्यक्षमता कमी कालावधीत घटते. आणि जेव्हा बॅटरीचे तापमान बॅटरीच्या सुरक्षित तापमानापेक्षा जास्त वाढत राहते, तेव्हा बॅटरीच्या आत इलेक्ट्रोलाइट आणि इलेक्ट्रोड्सची विघटन प्रतिक्रिया आपोआप सुरू होते, ज्यामुळे खूप कमी वेळात मोठ्या प्रमाणात उष्णता निर्माण होते, म्हणजेच बॅटरीमध्ये औष्णिक बिघाड होतो, ज्यामुळे बॅटरी पूर्णपणे नष्ट होते. बॅटरी बॉक्सच्या लहान जागेत, उष्णता वेळेवर बाहेर पडणे कठीण असते आणि उष्णता कमी वेळात वेगाने जमा होते. यामुळे बॅटरीचा औष्णिक बिघाड वेगाने पसरण्याची दाट शक्यता असते, ज्यामुळे बॅटरी पॅकमधून धूर निघू शकतो, त्याला आपोआप आग लागू शकते किंवा त्याचा स्फोटही होऊ शकतो.