தெர்மல் ரன்வே காரணமாக லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் வெடிப்பதை நிறுத்துவது எப்படி?

தெர்மல் ரன்அவே என்பது பெரிய நிறுவனங்களுக்கு இடையூறாக இருக்கும் ஒரு நீண்ட கால பிரச்சனை டெஸ்லா , சாம்சங் , மற்றும் போயிங் மற்றும் சிறியது.

போயிங்கின் ட்ரீம்லைனர் 787, 20% எரிபொருள் திறன் கொண்டதாக போயிங் விளம்பரப்படுத்தியது, 2013 இல் தரையிறக்கப்பட்டது. அதே ஆண்டில், டெஸ்லாவின் மாடல் எஸ் குறைந்தது 3 முறை தீப்பிடித்ததால், மத்திய பாதுகாப்பு விசாரணையின் கீழ் வந்தது.கடந்த ஆண்டு சாம்சங் 2.5 மில்லியன் கேலக்ஸி நோட் 7 ஸ்மார்ட்போனை திரும்பப் பெற்றது.

தங்கள் டொமைனில் முன்னணியில் இருக்கும் மூன்று நிறுவனங்களுக்கும் ஒரே பிரச்சனைதான் - லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் தங்கள் தயாரிப்பின் இதயத்தில் சக்தி மூலமாக நிறுவப்பட்டுள்ளன.டெஸ்லா மாடல் எஸ், ட்ரீம்லைனர் 787 மற்றும் கேலக்ஸி நோட் 7 ஆகியவற்றில் நிறுவப்பட்ட லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் தொடர்ந்து வெடித்துக்கொண்டிருந்தன.

லித்தியம் அயன் பேட்டரி ஏன் எதிர்பாராத விதமாக வெடிக்கிறது?

லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் பல தொழில்களில் அதிகம் பயன்படுத்தப்படும் பேட்டரிகள் ஆனால், அவற்றை அபாயகரமானதாக ஆக்குவது எது தெரியுமா?நீங்கள் லி-அயன் பேட்டரிகளுடன் பணிபுரியும் ஆராய்ச்சியாளராக இருந்தால், பெரும்பாலான லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் வெடிப்பதற்கான முக்கிய காரணங்களில் ஒன்று தெர்மல் ரன்வே ஆகும் என்பதை நீங்கள் அறிவீர்கள்.

தெர்மல் ரன்அவே என்றால் என்ன மற்றும் பேட்டரி வெடிப்புகளுக்கு இது ஏன் முக்கிய காரணம்?
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில், கத்தோட் மற்றும் அனோட் ஒரு மெல்லிய - சில நேரங்களில் 10 மைக்ரான் - பாலிஎதிலீன் பிரிப்பான் மூலம் பிரிக்கப்படுகின்றன.இந்த பிரிப்பான் சிதைந்தால், ஒரு ஷார்ட் சர்க்யூட் ஏற்படுகிறது, இது தெர்மல் ரன்வே எனப்படும் செயல்முறையைத் தொடங்குகிறது.

பொதுவாக சார்ஜ் செய்யும் போது தெர்மல் ரன்வே நடக்கும்.உலோக லித்தியத்தின் உருகுநிலைக்கு வெப்பநிலை விரைவாக உயர்ந்து வன்முறை எதிர்வினையை ஏற்படுத்துகிறது.

வெப்ப ஓட்டத்திற்குப் பின்னால் உள்ள மற்றொரு முக்கிய காரணம், மற்ற நுண்ணிய உலோகத் துகள்கள் பேட்டரியின் வெவ்வேறு பகுதிகளுடன் தொடர்புகொள்வது (பேட்டரி அசெம்பிளி செயல்பாட்டில் இது எல்லா நேரத்திலும் நடக்கும்), இதன் விளைவாக குறுகிய சுற்று ஏற்படுகிறது.

வழக்கமாக, ஒரு லேசான ஷார்ட் சர்க்யூட் உயர்ந்த சுய-வெளியேற்றத்தை ஏற்படுத்தலாம் மற்றும் வெளியேற்றும் ஆற்றல் மிகவும் குறைவாக இருப்பதால் சிறிய வெப்பம் உருவாகிறது.ஆனால், போதுமான நுண்ணிய உலோகத் துகள்கள் ஒரு இடத்தில் குவியும் போது, ​​ஒரு பெரிய மின் குறுக்கம் உருவாகலாம் மற்றும் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை தட்டுகளுக்கு இடையே ஒரு கணிசமான மின்னோட்டம் பாயும்.

இது வெப்பநிலை உயர்வதற்கு காரணமாகிறது, இது வெப்ப ஓட்டத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, இது 'வென்டிங் வித் ஃப்ளேம்' என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது.

வெப்ப ரன்அவேயின் போது, ​​தோல்வியுற்ற கலத்தின் அதிக வெப்பம் அடுத்த கலத்திற்கு பரவுகிறது, இதனால் அது வெப்ப நிலையற்றதாகவும் மாறும்.சில சந்தர்ப்பங்களில், ஒரு சங்கிலி எதிர்வினை ஏற்படுகிறது, இதில் ஒவ்வொரு கலமும் அதன் சொந்த கால அட்டவணையில் சிதைந்துவிடும்.

லி-அயன் பேட்டரிகள் வெடிப்பது ஏன் அனைவருக்கும் ஒரு முக்கிய பிரச்சினை?

உங்கள் பாக்கெட்டில் உள்ள ஸ்மார்ட்போன் ஒரு ஆல் இயக்கப்படுகிறது லி-அயன் பேட்டரி .அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி, சிறிய நினைவக விளைவு மற்றும் குறைந்த சுய-வெளியேற்றம் ஆகியவற்றின் காரணமாக, போர்ட்டபிள் எலக்ட்ரானிக்ஸ்க்கான ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரிகளின் மிகவும் பிரபலமான வகைகளில் ஒன்றாகும்.

நுகர்வோர் எலக்ட்ரானிக்ஸ்க்கு அப்பால், லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் இராணுவ, மின்சார வாகனம் மற்றும் விண்வெளி பயன்பாடுகளுக்கு பிரபலமாக உள்ளன.எடுத்துக்காட்டாக, கோல்ஃப் வண்டிகள் மற்றும் பயன்பாட்டு வாகனங்களுக்கு வரலாற்று ரீதியாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வந்த வழக்கமான லீட்-அமில பேட்டரிகளை லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் மாற்றியுள்ளன.

உலகளாவிய லித்தியம்-அயன் பேட்டரி சந்தை அளவு 2022 இல் $46.21 பில்லியனை எட்டும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, 2016-2022 காலகட்டத்தில் CAGR 10.8% ஆகும்.

இவ்வளவு வேகமான வேகத்தில் நம் அன்றாட வாழ்க்கையின் ஒரு அங்கமாகிவிட்ட ஒன்றுக்கு, நம்மைச் சுற்றி இந்த பேட்டரிகள் இருப்பதால் நம் உயிரைப் பணயம் வைக்கிறோம்.

அவற்றின் பயன்பாடுகளைப் பொறுத்தவரை, அவற்றை எளிதில் மாற்ற முடியாது, ஆனால் வெப்ப ரன்வே பிரச்சனை தீர்க்கப்பட்டால், சமநிலை சொர்க்கத்தில் மீட்டெடுக்கப்படும்.

வெப்ப ஓட்டத்தை எவ்வாறு தடுப்பது லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் ?

1. ஒரு ஃபிளேம் ரிடார்டன்ட் அறிமுகம்
வெப்ப ரன்வே பெரும்பாலும் பஞ்சர் மற்றும் முறையற்ற சார்ஜிங் காரணமாக ஏற்படுகிறது.இத்தகைய தீ ஆபத்துக்களை எதிர்கொள்ள, கண்டுபிடிப்பாளர்கள் ஒரு வெப்ப திரவத்தைப் பயன்படுத்தினர், அதில் ஒரு சுடர் தடுப்பு உள்ளது.

தீப்பொறி என்பது தீப்பிழம்புகளின் உற்பத்தியைத் தடுக்கும், அடக்கும் அல்லது தாமதப்படுத்தும் அல்லது தீ பரவுவதைத் தடுக்கும் ஒரு கலவை ஆகும்.

இங்கு அவர்கள் அதிக அடர்த்தி கொண்ட பாலிஎதிலினில் சுடர் தடுப்பானை (பொதுவாக ஒரு புரோமின் கலவை) மைக்ரோ என்கேப்சுலேட் செய்து, பயன்படுத்தப்படும் வெப்ப திரவத்தை தயாரிக்க தண்ணீர் மற்றும் கிளைகோல் கலவையை சேர்த்துள்ளனர்.கிளைகோல் கலவை இங்கு "ஆண்டிஃபிரீஸ்" ஆகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது (எத்திலீன் கிளைகோல், டைதிலீன் கிளைகோல் மற்றும் புரோபிலீன் கிளைகோல் ஆகியவை பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் கிளைக்கால் கலவைகள்).

மேலும், கண்டுபிடிப்பு பெரும்பாலும் EV பேட்டரிகளின் வெளிச்சத்தில் விவாதிக்கப்படுகிறது.மின்சார வாகனத்தை இயக்க அழைக்கும் போது பேட்டரி வெப்பமடைகிறது.கொள்கலன் வழியாகவும் பேட்டரியின் தொகுதிகள் வழியாகவும் வெப்ப திரவம் பாய்கிறது.

அதிக கட்டணம் அல்லது கார் விபத்து ஏற்பட்டால் பேட்டரி பஞ்சர் ஏற்பட்டால், வெப்ப திரவத்தில் உள்ள ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட் தீ ஆபத்தை குறைக்க செயல்படுகிறது.இன்னும் துல்லியமாக, நெருப்பின் அதிகப்படியான வெப்பம் காரணமாக, சிதைவு வெப்பநிலையை அடையும் போது புரோமின் கலவை மைக்ரோ கேப்சூல்கள் சிதைந்துவிடும்.ஃபிளேம் ரிடார்டன்ட் மைக்ரோ கேப்சூல்களில் இருந்து வெளியாகி தீயை கட்டுக்குள் கொண்டுவர செயல்படுகிறது.

2. சேதத்தைத் தொடங்கும் சாதனங்களைப் பயன்படுத்துதல்
கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தின் ரீஜண்ட்ஸ் வெப்ப ரன்வே பிரச்சனையை எவ்வாறு கையாள்வது என்பதை ஆராய்வதில் மிகவும் சுறுசுறுப்பாக இருப்பதாக தெரிகிறது.

2006 ஆம் ஆண்டில், வெப்ப ஓடுதலைத் தடுப்பதற்கு ஏற்ற உயர் எலாஸ்டிக் மாடுலஸ் பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் தொடர்பான காப்புரிமையை அவர்கள் தாக்கல் செய்தனர் (US8703310).சேதத்தைத் தொடங்கும் பொருட்கள் அல்லது சாதனங்களைப் பயன்படுத்தி வெப்ப ஓட்டத்தைத் தணிப்பது குறித்து, 2013 ஆம் ஆண்டில், வேறுபட்ட கண்டுபிடிப்பாளர்கள் இந்தக் காப்புரிமையை (அதாவது US'535) தாக்கல் செய்துள்ளனர்.

இன்னும் துல்லியமாக, அவர்கள் ஒரு வெப்ப ரன்அவே ஷட் டவுன் பொறிமுறையை உருவாக்கியுள்ளனர், இது இயந்திர ரீதியாக அல்லது வெப்பமாக (அல்லது இரண்டும்) தூண்டப்படலாம், பேட்டரி சேதம் ஏற்படுவதால் (அதாவது, வெப்ப ரன்வே தொடங்குவதற்கு முன் அல்லது சிறிது நேரத்திற்குப் பிறகு) மற்றும் சிக்கலைத் தொடங்குவதற்கு முன்பே கவனித்துக் கொள்ளுங்கள். .

பேட்டரி தாக்கம் அல்லது உயர் அழுத்தத்திற்கு உள்ளாகும்போது (முந்தைய காப்புரிமை US'886 க்கு நான் குறிப்பிட்டது போல் விபத்து போன்றது) மற்றும் அதன் உள் கட்டமைப்பு சேதமடையும் போது, ​​குறிப்பாக இத்தகைய முன்கணிப்பு அல்லது உடனடி எதிர் நடவடிக்கைகள் தேவைப்படுகின்றன.

இது செயல்படும் அடிப்படைக் கொள்கை என்னவென்றால் - பேட்டரியில் ஒரு இயந்திர சுமை பயன்படுத்தப்படுவதால், சேதம் துவக்கிகள் பரவலான சேதம் அல்லது மின்முனையின் அழிவைத் தூண்டலாம், இதனால் உள் எதிர்ப்பானது வெப்ப ஓட்டத்தைத் தணிக்க கணிசமாக அதிகரிக்கிறது.

இங்கே அவர்கள் இரண்டு வகையான சேத துவக்கிகள் பற்றி பேசினர் –

செயலற்ற சேத துவக்கிகள்

இந்த துவக்கிகள் தாக்கத்தின் போது மின்முனைகளில் விரிசல் அல்லது வெற்றிடத்தைத் தொடங்குகின்றன, மேலும் அத்தகைய விரிசல்கள் மற்றும்/அல்லது வெற்றிடங்கள் மின்முனையின் உள் மின்மறுப்பை அதிகரிக்கின்றன, இதனால், சாத்தியமான உள் பற்றாக்குறையுடன் தொடர்புடைய வெப்ப உற்பத்தியைக் குறைக்கிறது.இத்தகைய சேர்க்கைகள் விரிசல் அல்லது வெற்றிட துவக்கிகள் (CVIs) என அழைக்கப்படுகின்றன.

சிவிஐ-எலக்ட்ரோடு இடைமுகங்களின் சிதைவு அல்லது விறைப்பு பொருத்தமின்மை, சிவிஐயின் முறிவு மற்றும் சிதைவு போன்றவற்றால் எலக்ட்ரோடு சேதங்கள் ஏற்படலாம். செயலற்ற சேர்க்கைகளின் எடுத்துக்காட்டுகள் திடமான அல்லது நுண்துளை துகள்கள், திடமான அல்லது வெற்று/போரஸ் இழைகள் மற்றும் குழாய்கள் போன்றவை. கிராஃபைட், கார்பன் நானோகுழாய்கள், செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன்கள், கார்பன் பிளாக்ஸ் போன்ற கார்பன் பொருட்களிலிருந்து உருவாகலாம்.

செயலில் சேதம் துவக்கி

இந்த துவக்கிகள் இயந்திர அல்லது வெப்ப ஏற்றத்தில் குறிப்பிடத்தக்க அளவு அல்லது வடிவ மாற்றத்தை உருவாக்க முடியும்.செயலில் உள்ள சேத துவக்கிகளில் திடமான அல்லது நுண்துளை துகள்கள், திடமான அல்லது வெற்று மணிகள், திடமான அல்லது வெற்று/நுண்துளை இழைகள் மற்றும் குழாய்கள் போன்றவை அடங்கும். Ni-Ti, Ni-Ti-Pd, Ni போன்ற வடிவ-நினைவக கலவைகளிலிருந்து செயலில் சேதம் துவக்கிகளை உருவாக்கலாம். —Ti—Pt, முதலியன.

போது வெளியிடப்படும் இரசாயனங்கள் வெப்ப ஓட்டம் நச்சுத்தன்மையுடன் இருக்கலாம் மற்றும் தீவிர நிகழ்வுகளில், வெப்ப ரன்வே மின்சார தீ மற்றும்/அல்லது பேட்டரிகள் வெடிக்கச் செய்யலாம்.பேட்டரி சூழலில் சுற்றுப்புற காற்று வெப்பநிலையும் சரியாக பராமரிக்கப்பட வேண்டும்.இந்த காரணிகளைக் கட்டுப்படுத்துவது சாத்தியத்தை குறைக்கிறது வெப்ப ஓட்டம் .

ஆதாரம்:https://www.greyb.com/prevent-thermal-runaway-problem-li-ion-batteries/