આજે, વિવિધ કાર કંપનીઓ પાવર બેટરીમાં મોટા પાયે લિથિયમ બેટરીનો ઉપયોગ કરી રહી છે, અને ઉર્જા ઘનતા વધુને વધુ વધી રહી છે, પરંતુ લોકો હજુ પણ પાવર બેટરીની સલામતીથી રંગાયેલા છે, અને તે બેટરીની સલામતી માટે સારો ઉકેલ નથી. થર્મલ રનઅવે એ પાવર બેટરી સલામતીનો મુખ્ય સંશોધન વિષય છે, અને તેના પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા યોગ્ય છે.
સૌ પ્રથમ, ચાલો સમજીએ કે થર્મલ રનઅવે શું છે. થર્મલ રનઅવે એ વિવિધ ટ્રિગર્સ દ્વારા થતી સાંકળ પ્રતિક્રિયા ઘટના છે, જેના પરિણામે ટૂંકા ગાળામાં બેટરી દ્વારા મોટી માત્રામાં ગરમી અને હાનિકારક વાયુઓ ઉત્સર્જિત થાય છે, જેના કારણે બેટરીમાં આગ લાગી શકે છે અને ગંભીર કિસ્સાઓમાં વિસ્ફોટ પણ થઈ શકે છે. થર્મલ રનઅવે થવાના ઘણા કારણો છે, જેમ કે ઓવરહિટીંગ, ઓવરચાર્જિંગ, આંતરિક શોર્ટ સર્કિટ, અથડામણ, વગેરે. બેટરી થર્મલ રનઅવે ઘણીવાર બેટરી સેલમાં નકારાત્મક SEI ફિલ્મના વિઘટનથી શરૂ થાય છે, ત્યારબાદ ડાયાફ્રેમનું વિઘટન અને પીગળવું, જેના પરિણામે નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ થાય છે, ત્યારબાદ હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ બંનેનું વિઘટન થાય છે, આમ મોટા પાયે આંતરિક શોર્ટ સર્કિટ થાય છે, જેના કારણે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ બળી જાય છે, જે પછી અન્ય કોષોમાં ફેલાય છે, જેના કારણે ગંભીર થર્મલ રનઅવે થાય છે અને સમગ્ર બેટરી પેક સ્વયંભૂ દહન ઉત્પન્ન કરે છે.
થર્મલ રનઅવેના કારણોને આંતરિક અને બાહ્ય કારણોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. આંતરિક કારણો ઘણીવાર આંતરિક શોર્ટ સર્કિટને કારણે હોય છે; બાહ્ય કારણો યાંત્રિક દુરુપયોગ, વિદ્યુત દુરુપયોગ, થર્મલ દુરુપયોગ વગેરેને કારણે હોય છે.
આંતરિક શોર્ટ સર્કિટ, જે બેટરીના સકારાત્મક અને નકારાત્મક ટર્મિનલ્સ વચ્ચેનો સીધો સંપર્ક છે, તે સંપર્કની ડિગ્રી અને ત્યારબાદ થતી પ્રતિક્રિયામાં ઘણો બદલાય છે. સામાન્ય રીતે યાંત્રિક અને થર્મલ દુરુપયોગને કારણે મોટા પાયે આંતરિક શોર્ટ સર્કિટ સીધા થર્મલ રનઅવેને ટ્રિગર કરશે. તેનાથી વિપરીત, આંતરિક શોર્ટ સર્કિટ જે પોતાના પર વિકસે છે તે પ્રમાણમાં નાના હોય છે, અને તે ઉત્પન્ન થતી ગરમી એટલી નાની હોય છે કે તે તરત જ થર્મલ રનઅવેને ટ્રિગર કરતું નથી. આંતરિક સ્વ-વિકાસમાં સામાન્ય રીતે ઉત્પાદન ખામીઓ, બેટરી વૃદ્ધત્વને કારણે વિવિધ ગુણધર્મોમાં બગાડ, જેમ કે આંતરિક પ્રતિકારમાં વધારો, લાંબા ગાળાના હળવા દુરુપયોગને કારણે લિથિયમ ધાતુના થાપણો વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. જેમ જેમ સમય સંચય થાય છે, તેમ તેમ આવા આંતરિક કારણોને કારણે આંતરિક શોર્ટ સર્કિટનું જોખમ ધીમે ધીમે વધશે.
યાંત્રિક દુરુપયોગ, બાહ્ય બળના પ્રભાવ હેઠળ લિથિયમ બેટરી મોનોમર અને બેટરી પેકના વિકૃતિકરણ અને તેના વિવિધ ભાગોના સંબંધિત વિસ્થાપનને દર્શાવે છે. ઇલેક્ટ્રિક સેલ સામેના મુખ્ય સ્વરૂપોમાં અથડામણ, બહાર કાઢવા અને પંચરનો સમાવેશ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, વાહન દ્વારા ઊંચી ઝડપે સ્પર્શ કરાયેલી કોઈ વિદેશી વસ્તુ સીધી બેટરીના આંતરિક ડાયાફ્રેમના પતન તરફ દોરી જાય છે, જેના કારણે બેટરીમાં શોર્ટ સર્કિટ થાય છે અને ટૂંકા ગાળામાં સ્વયંભૂ દહન શરૂ થાય છે.
લિથિયમ બેટરીના વિદ્યુત દુરુપયોગમાં સામાન્ય રીતે બાહ્ય શોર્ટ સર્કિટ, ઓવરચાર્જ, ઓવરડિસ્ચાર્જ અનેક સ્વરૂપોનો સમાવેશ થાય છે, જે થર્મલ રનઅવે થી ઓવરચાર્જમાં વિકસિત થવાની સંભાવના છે. બાહ્ય શોર્ટ સર્કિટ ત્યારે થાય છે જ્યારે ડિફરન્શિયલ પ્રેશરવાળા બે કંડક્ટર સેલની બહાર જોડાયેલા હોય છે. બેટરી પેકમાં બાહ્ય શોર્ટ્સ વાહનની અથડામણ, પાણીમાં ડૂબકી, કંડક્ટર દૂષણ અથવા જાળવણી દરમિયાન ઇલેક્ટ્રિક શોકને કારણે થતા વિકૃતિને કારણે હોઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે, બાહ્ય શોર્ટ સર્કિટમાંથી મુક્ત થતી ગરમી બેટરીને પંચરની વિરુદ્ધ ગરમ કરતી નથી. બાહ્ય શોર્ટ સર્કિટ અને થર્મલ રનઅવે વચ્ચેની મહત્વપૂર્ણ કડી એ ઓવરહિટીંગના બિંદુ સુધી પહોંચતું તાપમાન છે. જ્યારે બાહ્ય શોર્ટ સર્કિટ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીને સારી રીતે વિસર્જન કરી શકાતી નથી ત્યારે બેટરીનું તાપમાન વધે છે અને ઉચ્ચ તાપમાન થર્મલ રનઅવે શરૂ કરે છે. તેથી, શોર્ટ-સર્કિટ પ્રવાહને કાપી નાખવો અથવા વધારાની ગરમીનું વિસર્જન કરવું એ બાહ્ય શોર્ટ સર્કિટને વધુ નુકસાન પહોંચાડવાથી અટકાવવાના માર્ગો છે. ઓવરચાર્જિંગ, કારણ કે તે ઊર્જાથી ભરપૂર છે, તે વિદ્યુત દુરુપયોગના સૌથી મોટા જોખમોમાંનું એક છે. ગરમી અને ગેસનું ઉત્પાદન ઓવરચાર્જિંગ પ્રક્રિયાના બે સામાન્ય લક્ષણો છે. ગરમીનું ઉત્પાદન ઓહમિક ગરમી અને બાજુની પ્રતિક્રિયાઓમાંથી આવે છે. પ્રથમ, લિથિયમ ડેંડ્રાઇટ્સ વધુ પડતા લિથિયમ એમ્બેડિંગને કારણે એનોડ સપાટી પર ઉગે છે.
થર્મલ રનઅવે સુરક્ષા પગલાં:
કોરના થર્મલ રનઅવેને રોકવા માટે સ્વ-ઉત્પન્ન ગરમીના તબક્કામાં, આપણી પાસે બે વિકલ્પો છે, એક કોરના મટીરીયલને સુધારવા અને અપગ્રેડ કરવાનો છે, થર્મલ રનઅવેનો સાર મુખ્યત્વે પોઝિટિવ અને નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ મટીરીયલ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સ્થિરતામાં રહેલો છે. ભવિષ્યમાં, આપણે કેથોડ મટીરીયલ કોટિંગ, ફેરફાર, સજાતીય ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અને ઇલેક્ટ્રોડની સુસંગતતા અને કોરની થર્મલ વાહકતા સુધારવામાં પણ ઉચ્ચ પ્રગતિ કરવાની જરૂર છે. અથવા જ્યોત પ્રતિરોધકની અસર ભજવવા માટે ઉચ્ચ સલામતી સાથે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પસંદ કરો. બીજું, કાર્યક્ષમ થર્મલ મેનેજમેન્ટ સોલ્યુશન્સ અપનાવવા જરૂરી છે (પીટીસી શીતક હીટર/ પીટીસી એર હીટર) બહારથી Li-આયન બેટરીના તાપમાનમાં વધારો દબાવવા માટે, જેથી ખાતરી કરી શકાય કે કોષની SEI ફિલ્મ વિસર્જન તાપમાન સુધી ન વધે, અને કુદરતી રીતે, થર્મલ રનઅવે ન થાય.
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-૧૭-૨૦૨૩
