ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി തെർമൽ റൺഎവേയും മെറ്റീരിയൽ വിശകലനവും

ഇന്ന്, വിവിധ കാർ കമ്പനികൾ പവർ ബാറ്ററികളിൽ ലിഥിയം ബാറ്ററികൾ വലിയ തോതിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത വർദ്ധിച്ചുവരികയാണ്, പക്ഷേ ആളുകൾ ഇപ്പോഴും പവർ ബാറ്ററികളുടെ സുരക്ഷയിൽ നിരാശരാണ്, ബാറ്ററികളുടെ സുരക്ഷയ്ക്ക് ഇത് ഒരു നല്ല പരിഹാരമല്ല. പവർ ബാറ്ററി സുരക്ഷയുടെ പ്രധാന ഗവേഷണ വസ്തുവാണ് തെർമൽ റൺവേ, അതിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കേണ്ടതാണ്.

ഒന്നാമതായി, തെർമൽ റൺഅവേ എന്താണെന്ന് നമുക്ക് മനസ്സിലാക്കാം. തെർമൽ റൺഅവേ എന്നത് വിവിധ ട്രിഗറുകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഒരു ചെയിൻ റിയാക്ഷൻ പ്രതിഭാസമാണ്, ഇത് കുറഞ്ഞ സമയത്തിനുള്ളിൽ ബാറ്ററി പുറന്തള്ളുന്ന വലിയ അളവിൽ താപവും ദോഷകരമായ വാതകങ്ങളും ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ഗുരുതരമായ സന്ദർഭങ്ങളിൽ ബാറ്ററി തീപിടിക്കാനും പൊട്ടിത്തെറിക്കാനും കാരണമാകും. അമിത ചൂടാക്കൽ, അമിത ചാർജിംഗ്, ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട്, കൂട്ടിയിടി മുതലായവ പോലുള്ള തെർമൽ റൺഅവേ ഉണ്ടാകുന്നതിന് നിരവധി കാരണങ്ങളുണ്ട്. ബാറ്ററി സെല്ലിലെ നെഗറ്റീവ് SEI ഫിലിമിന്റെ വിഘടനത്തിൽ നിന്നാണ് ബാറ്ററി തെർമൽ റൺഅവേ പലപ്പോഴും ആരംഭിക്കുന്നത്, തുടർന്ന് ഡയഫ്രം വിഘടിപ്പിക്കുകയും ഉരുകുകയും ചെയ്യുന്നു, അതിന്റെ ഫലമായി നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡും ഇലക്ട്രോലൈറ്റും ഉണ്ടാകുന്നു, തുടർന്ന് പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡും ഇലക്ട്രോലൈറ്റും വിഘടിക്കുന്നു, അങ്ങനെ വലിയ തോതിലുള്ള ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ആരംഭിക്കുന്നു, ഇത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് കത്താൻ കാരണമാകുന്നു, തുടർന്ന് ഇത് മറ്റ് സെല്ലുകളിലേക്ക് വ്യാപിക്കുകയും ഗുരുതരമായ തെർമൽ റൺഅവേയ്ക്ക് കാരണമാവുകയും മുഴുവൻ ബാറ്ററി പായ്ക്കും സ്വയമേവയുള്ള ജ്വലനം സൃഷ്ടിക്കാൻ അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

തെർമൽ റൺവേയുടെ കാരണങ്ങളെ ആന്തരികവും ബാഹ്യവുമായ കാരണങ്ങളായി തിരിക്കാം. ആന്തരിക കാരണങ്ങൾ പലപ്പോഴും ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടുകൾ മൂലമാണ്; ബാഹ്യ കാരണങ്ങൾ മെക്കാനിക്കൽ ദുരുപയോഗം, വൈദ്യുത ദുരുപയോഗം, താപ ദുരുപയോഗം മുതലായവ മൂലമാണ്.

ബാറ്ററിയുടെ പോസിറ്റീവ്, നെഗറ്റീവ് ടെർമിനലുകൾ തമ്മിലുള്ള നേരിട്ടുള്ള സമ്പർക്കമായ ഒരു ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട്, സമ്പർക്കത്തിന്റെ അളവിലും തുടർന്നുള്ള പ്രതികരണത്തിലും വലിയ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. സാധാരണയായി മെക്കാനിക്കൽ, താപ ദുരുപയോഗം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഒരു വലിയ ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് നേരിട്ട് തെർമൽ റൺഅവേയ്ക്ക് കാരണമാകും. നേരെമറിച്ച്, സ്വന്തമായി വികസിക്കുന്ന ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടുകൾ താരതമ്യേന ചെറുതാണ്, കൂടാതെ അത് സൃഷ്ടിക്കുന്ന താപം വളരെ ചെറുതാണ്, അത് ഉടനടി തെർമൽ റൺഅവേയ്ക്ക് കാരണമാകില്ല. ആന്തരിക സ്വയം വികസനത്തിൽ സാധാരണയായി നിർമ്മാണ വൈകല്യങ്ങൾ, വർദ്ധിച്ച ആന്തരിക പ്രതിരോധം പോലുള്ള ബാറ്ററി വാർദ്ധക്യം മൂലമുണ്ടാകുന്ന വിവിധ ഗുണങ്ങളുടെ തകർച്ച, ദീർഘകാല നേരിയ ദുരുപയോഗം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ലിഥിയം ലോഹ നിക്ഷേപം മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു. സമയം കുമിഞ്ഞുകൂടുമ്പോൾ, അത്തരം ആന്തരിക കാരണങ്ങളാൽ ഉണ്ടാകുന്ന ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടിന്റെ സാധ്യത ക്രമേണ വർദ്ധിക്കും.

മെക്കാനിക്കൽ ദുരുപയോഗം എന്നത് ബാഹ്യശക്തിയുടെ സ്വാധീനത്തിൽ ലിഥിയം ബാറ്ററി മോണോമറിന്റെയും ബാറ്ററി പായ്ക്കിന്റെയും രൂപഭേദം, അതിന്റെ വിവിധ ഭാഗങ്ങളുടെ ആപേക്ഷിക സ്ഥാനചലനം എന്നിവയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. വൈദ്യുത സെല്ലിനെതിരായ പ്രധാന രൂപങ്ങളിൽ കൂട്ടിയിടി, എക്സ്ട്രൂഷൻ, പഞ്ചർ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, വാഹനം ഉയർന്ന വേഗതയിൽ സ്പർശിക്കുന്ന ഒരു അന്യവസ്തു ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക ഡയഫ്രം നേരിട്ട് തകരുന്നതിലേക്ക് നയിച്ചു, ഇത് ബാറ്ററിയിൽ ഒരു ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടിന് കാരണമാവുകയും കുറഞ്ഞ സമയത്തിനുള്ളിൽ സ്വയമേവയുള്ള ജ്വലനത്തിന് കാരണമാവുകയും ചെയ്തു.

ലിഥിയം ബാറ്ററികളുടെ വൈദ്യുത ദുരുപയോഗത്തിൽ സാധാരണയായി ബാഹ്യ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട്, ഓവർചാർജ്, ഓവർ ഡിസ്ചാർജ് എന്നിങ്ങനെ പല രൂപങ്ങളുണ്ട്, ഇത് മിക്കവാറും തെർമൽ റൺഅവേ മുതൽ ഓവർചാർജ് വരെയാകാം. ഡിഫറൻഷ്യൽ മർദ്ദമുള്ള രണ്ട് കണ്ടക്ടറുകൾ സെല്ലിന് പുറത്ത് ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോഴാണ് ബാഹ്യ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് സംഭവിക്കുന്നത്. ബാറ്ററി പായ്ക്കുകളിലെ ബാഹ്യ ഷോർട്ട്‌സ് വാഹന കൂട്ടിയിടികൾ, വെള്ളത്തിൽ മുങ്ങൽ, കണ്ടക്ടർ മലിനീകരണം അല്ലെങ്കിൽ അറ്റകുറ്റപ്പണി സമയത്ത് വൈദ്യുതാഘാതം എന്നിവ മൂലമുണ്ടാകുന്ന രൂപഭേദം മൂലമാകാം. സാധാരണയായി, ഒരു ബാഹ്യ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന താപം ബാറ്ററിയെ ചൂടാക്കുന്നില്ല, മറിച്ച് ഒരു പഞ്ചറാണ്. ഒരു ബാഹ്യ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടും തെർമൽ റൺഅവേയും തമ്മിലുള്ള പ്രധാന ബന്ധം അമിത ചൂടാക്കൽ ഘട്ടത്തിലെത്തുന്നതാണ്. ബാഹ്യ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് സൃഷ്ടിക്കുന്ന താപം നന്നായി പുറന്തള്ളാൻ കഴിയാത്തപ്പോഴാണ് ബാറ്ററി താപനില ഉയരുകയും ഉയർന്ന താപനില തെർമൽ റൺഅവേയ്ക്ക് കാരണമാകുകയും ചെയ്യുന്നത്. അതിനാൽ, ഷോർട്ട്-സർക്യൂട്ട് കറന്റ് മുറിക്കുകയോ അധിക താപം പുറന്തള്ളുകയോ ചെയ്യുന്നത് ബാഹ്യ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടിന് കൂടുതൽ കേടുപാടുകൾ വരുത്തുന്നത് തടയാനുള്ള മാർഗങ്ങളാണ്. ഊർജ്ജം നിറഞ്ഞതിനാൽ ഓവർചാർജ് ചെയ്യുന്നത് വൈദ്യുത ദുരുപയോഗത്തിന്റെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന അപകടങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്. താപത്തിന്റെയും വാതകത്തിന്റെയും ഉത്പാദനം ഓവർചാർജ് പ്രക്രിയയുടെ രണ്ട് പൊതു സവിശേഷതകളാണ്. ഓമിക് താപത്തിൽ നിന്നും സൈഡ് റിയാക്ഷനുകളിൽ നിന്നുമാണ് താപ ഉൽപ്പാദനം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഒന്നാമതായി, അമിതമായ ലിഥിയം ഉൾച്ചേർക്കൽ മൂലം ആനോഡ് പ്രതലത്തിൽ ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ വളരുന്നു.