लिथियम-आयन ब्याट्री थर्मल रनअवे र सामग्री विश्लेषण

आज, विभिन्न कार कम्पनीहरूले पावर ब्याट्रीहरूमा ठूलो मात्रामा लिथियम ब्याट्रीहरू प्रयोग गरिरहेका छन्, र ऊर्जा घनत्व बढ्दै गइरहेको छ, तर मानिसहरू अझै पनि पावर ब्याट्रीहरूको सुरक्षाबाट रंगिएका छन्, र यो ब्याट्रीहरूको सुरक्षाको लागि राम्रो समाधान होइन। थर्मल रनअवे पावर ब्याट्री सुरक्षाको मुख्य अनुसन्धान वस्तु हो, र यो ध्यान केन्द्रित गर्न लायक छ।

सबैभन्दा पहिले, थर्मल रनअवे भनेको के हो भनेर बुझौं। थर्मल रनअवे भनेको विभिन्न ट्रिगरहरूद्वारा ट्रिगर हुने चेन रियाक्सन घटना हो, जसको परिणामस्वरूप छोटो अवधिमा ब्याट्रीबाट ठूलो मात्रामा ताप र हानिकारक ग्यासहरू उत्सर्जित हुन्छन्, जसले गर्दा ब्याट्रीमा आगो लाग्न सक्छ र गम्भीर अवस्थामा विस्फोट पनि हुन सक्छ। थर्मल रनअवे हुनुका धेरै कारणहरू छन्, जस्तै अत्यधिक ताप, ओभरचार्जिङ, आन्तरिक सर्ट सर्किट, टक्कर, आदि। ब्याट्री थर्मल रनअवे प्रायः ब्याट्री सेलमा नकारात्मक SEI फिल्मको विघटनबाट सुरु हुन्छ, त्यसपछि डायाफ्रामको विघटन र पग्लने, परिणामस्वरूप नकारात्मक इलेक्ट्रोड र इलेक्ट्रोलाइट, त्यसपछि सकारात्मक इलेक्ट्रोड र इलेक्ट्रोलाइट दुवैको विघटन हुन्छ, यसरी ठूलो मात्रामा आन्तरिक सर्ट सर्किट ट्रिगर हुन्छ, जसले इलेक्ट्रोलाइट जलाउँछ, जुन त्यसपछि अन्य कोषहरूमा फैलिन्छ, जसले गर्दा गम्भीर थर्मल रनअवे हुन्छ र सम्पूर्ण ब्याट्री प्याकलाई सहज दहन उत्पादन गर्न अनुमति दिन्छ।

थर्मल रनअवेका कारणहरूलाई आन्तरिक र बाह्य कारणहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ। आन्तरिक कारणहरू प्रायः आन्तरिक सर्ट सर्किटका कारण हुन्छन्; बाह्य कारणहरू मेकानिकल दुरुपयोग, विद्युतीय दुरुपयोग, थर्मल दुरुपयोग, आदिका कारण हुन्छन्।

आन्तरिक सर्ट सर्किट, जुन ब्याट्रीको सकारात्मक र नकारात्मक टर्मिनलहरू बीचको प्रत्यक्ष सम्पर्क हो, सम्पर्कको डिग्री र त्यसपछिको प्रतिक्रियामा धेरै फरक हुन्छ। सामान्यतया मेकानिकल र थर्मल दुरुपयोगको कारणले हुने ठूलो आन्तरिक सर्ट सर्किटले प्रत्यक्ष रूपमा थर्मल रनअवे ट्रिगर गर्दछ। यसको विपरित, आफ्नै विकास हुने आन्तरिक सर्ट सर्किटहरू तुलनात्मक रूपमा सानो हुन्छन्, र यसले उत्पन्न गर्ने ताप यति सानो हुन्छ कि यसले तुरुन्तै थर्मल रनअवे ट्रिगर गर्दैन। आन्तरिक आत्म-विकासमा सामान्यतया उत्पादन दोषहरू, ब्याट्रीको उमेर बढ्दै जाँदा हुने विभिन्न गुणहरूको बिग्रने, जस्तै बढेको आन्तरिक प्रतिरोध, दीर्घकालीन हल्का दुरुपयोगको कारणले हुने लिथियम धातु निक्षेपहरू, आदि समावेश हुन्छन्। समय जम्मा हुँदै जाँदा, त्यस्ता आन्तरिक कारणहरूले गर्दा हुने आन्तरिक सर्ट सर्किटको जोखिम बिस्तारै बढ्दै जानेछ।

यान्त्रिक दुरुपयोग भन्नाले बाह्य बलको प्रभावमा लिथियम ब्याट्री मोनोमर र ब्याट्री प्याकको विकृति र यसको विभिन्न भागहरूको सापेक्षिक विस्थापनलाई जनाउँछ। विद्युतीय सेल विरुद्धको मुख्य रूपहरूमा टक्कर, बाहिर निकाल्ने र पन्चर समावेश छ। उदाहरणका लागि, उच्च गतिमा गाडीले छोएको कुनै विदेशी वस्तुले ब्याट्रीको आन्तरिक डायाफ्रामलाई प्रत्यक्ष रूपमा ध्वस्त पार्छ, जसले गर्दा ब्याट्री भित्र सर्ट सर्किट हुन्छ र छोटो अवधिमा स्वतःस्फूर्त दहन हुन्छ।

लिथियम ब्याट्रीहरूको विद्युतीय दुरुपयोगमा सामान्यतया बाह्य सर्ट सर्किट, ओभरचार्ज, ओभर डिस्चार्ज धेरै रूपहरू समावेश हुन्छन्, जुन ओभरचार्ज गर्न थर्मल रनअवेमा विकसित हुने सम्भावना बढी हुन्छ। बाह्य सर्ट सर्किट तब हुन्छ जब भिन्न दबाव भएका दुई कन्डक्टरहरू सेल बाहिर जोडिएका हुन्छन्। ब्याट्री प्याकहरूमा बाह्य सर्टहरू सवारी साधनको टक्कर, पानीमा डुब्ने, कन्डक्टर प्रदूषण वा मर्मतसम्भारको क्रममा विद्युतीय झटकाको कारणले हुने विकृतिको कारण हुन सक्छ। सामान्यतया, बाह्य सर्ट सर्किटबाट निस्कने तापले पन्चरको विपरीत ब्याट्रीलाई तताउँदैन। बाह्य सर्ट सर्किट र थर्मल रनअवे बीचको महत्त्वपूर्ण लिङ्क भनेको अत्यधिक तापक्रमको बिन्दुमा पुग्ने तापक्रम हो। जब बाह्य सर्ट सर्किटबाट उत्पन्न हुने ताप राम्रोसँग विघटन गर्न सकिँदैन तब ब्याट्रीको तापक्रम बढ्छ र उच्च तापक्रमले थर्मल रनअवे ट्रिगर गर्छ। त्यसकारण, सर्ट-सर्किट करेन्ट काट्नु वा अतिरिक्त तापलाई नष्ट गर्नु बाह्य सर्ट सर्किटलाई थप क्षति उत्पादन गर्नबाट रोक्ने तरिकाहरू हुन्। ओभरचार्जिङ, ऊर्जाले भरिएको कारणले, विद्युतीय दुरुपयोगको उच्चतम खतराहरू मध्ये एक हो। ताप र ग्यासको उत्पादन ओभरचार्जिङ प्रक्रियाका दुई सामान्य विशेषताहरू हुन्। ताप उत्पादन ओमिक ताप र साइड प्रतिक्रियाहरूबाट आउँछ। पहिलो, अत्यधिक लिथियम इम्बेडिङको कारणले गर्दा लिथियम डेन्ड्राइटहरू एनोड सतहमा बढ्छन्।