लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको थर्मल रनवे कसरी नियन्त्रण गर्ने

1. इलेक्ट्रोलाइट को ज्वाला retardant

इलेक्ट्रोलाइट ज्वाला retardants ब्याट्री को थर्मल रनअवे को जोखिम को कम गर्न को लागी एक धेरै प्रभावकारी तरीका हो, तर यी ज्वाला retardants ले अक्सर लिथियम आयन ब्याट्री को इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन मा गम्भीर असर गर्छ, त्यसैले यो अभ्यास मा प्रयोग गर्न गाह्रो छ।यो समस्या समाधान गर्न क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, सान डिएगो, YuQiao टोली [१] ले क्याप्सुल प्याकेजिङ विधिको साथमा माइक्रो क्याप्सुलको भित्री भागमा भण्डारण गरिएको ज्वाला प्रतिरोधी DbA (dibenzyl amine) लाई इलेक्ट्रोलाइटमा छरिएको छ। सामान्य समयले लिथियम आयन ब्याट्रीको कार्यसम्पादनमा असर गर्दैन, तर जब कोशिकाहरू बाहिरी शक्ति जस्तै एक्सट्रुजनद्वारा नष्ट हुन थाल्छ, तब यी क्याप्सुलहरूमा रहेका फ्लेम रिटार्डेन्टहरू निस्किन्छन्, ब्याट्रीलाई विषाक्त बनाइन्छ र यसलाई असफल बनाउँछ, जसले गर्दा यो सचेत हुन्छ। थर्मल रनअवेमा।2018 मा, YuQiao को टोली [2] ले माथिको प्रविधिलाई फेरि प्रयोग गर्‍यो, इथाइलिन ग्लाइकोल र ethylenediamine लाई फ्लेम रिटार्डेन्टको रूपमा प्रयोग गर्‍यो, जसलाई लिथियम आयन ब्याट्रीमा इन्क्याप्सुलेट गरी सम्मिलित गरियो, जसले गर्दा लिथियम आयन ब्याट्रीको अधिकतम तापक्रममा 70% गिरावट आयो। पिन पिन परीक्षण, महत्त्वपूर्ण रूपमा लिथियम आयन ब्याट्री को थर्मल नियन्त्रण को जोखिम कम।

माथि उल्लेखित विधिहरू आत्म-विनाशकारी छन्, जसको अर्थ एक पटक ज्वाला retardant प्रयोग गरिसकेपछि, सम्पूर्ण लिथियम-आयन ब्याट्री नष्ट हुनेछ।यद्यपि, जापानको टोकियो विश्वविद्यालयमा अत्सुओयामादाको टोलीले [३] ज्वाला प्रतिरोधी इलेक्ट्रोलाइट विकसित गर्‍यो जसले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको कार्यसम्पादनलाई असर गर्दैन।यस इलेक्ट्रोलाइटमा, NaN(SO2F)2(NaFSA) orLiN(SO2F)2(LiFSA) को उच्च एकाग्रता लिथियम नुनको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो, र इलेक्ट्रोलाइटमा सामान्य ज्वाला retardant trimethyl phosphate TMP थपियो, जसले थर्मल स्थिरतामा उल्लेखनीय सुधार गर्यो। लिथियम आयन ब्याट्री को।अझ के छ, ज्वाला retardant को थप लिथियम आयन ब्याट्री को चक्र प्रदर्शन को असर गरेन।इलेक्ट्रोलाइट 1000 भन्दा बढी चक्र (1200 C/5 चक्र, 95% क्षमता अवधारण) को लागी प्रयोग गर्न सकिन्छ।

additives मार्फत लिथियम आयन ब्याट्री को ज्वाला retardant विशेषताहरु नियन्त्रण बाहिर तातो लिथियम आयन ब्याट्री सचेत गर्ने तरिका मध्ये एक हो।केही व्यक्तिहरूले जराबाट बाहिरी शक्तिहरूले गर्दा लिथियम आयन ब्याट्रीहरूमा सर्ट सर्किटको घटनालाई सचेत गराउन प्रयास गर्ने नयाँ तरिका पनि फेला पार्छन्, ताकि तल हटाउने उद्देश्य प्राप्त गर्न र नियन्त्रण बाहिर तातोको घटनालाई पूर्ण रूपमा हटाउन।प्रयोगमा रहेको पावर लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको सम्भावित हिंसक प्रभावलाई ध्यानमा राख्दै, संयुक्त राज्य अमेरिकाको ओक रिज राष्ट्रिय प्रयोगशालाका गेब्रिएलएम भिथले कतरनी गाढा हुने गुणहरू भएको इलेक्ट्रोलाइट डिजाइन गरे [४]।यो इलेक्ट्रोलाइटले गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थहरूको गुणहरू प्रयोग गर्दछ।सामान्य अवस्थामा, इलेक्ट्रोलाइट तरल हुन्छ।यद्यपि, अचानक प्रभावको सामना गर्दा, यसले ठोस अवस्था प्रस्तुत गर्नेछ, अत्यन्त बलियो बन्नेछ, र बुलेटप्रुफको प्रभाव पनि हासिल गर्न सक्छ।जराबाट, यसले पावर लिथियम आयन ब्याट्रीको टक्कर हुँदा ब्याट्रीमा सर्ट सर्किटको कारणले थर्मल भाग्ने खतरालाई सचेत गराउँछ।

2. ब्याट्री संरचना

अर्को, ब्याट्री कक्षहरूको स्तरबाट थर्मल रनअवेमा ब्रेकहरू कसरी राख्ने भनेर हेरौं।हाल, लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको संरचनात्मक डिजाइनमा थर्मल रनवेको समस्यालाई विचार गरिएको छ।उदाहरणका लागि, 18650 ब्याट्रीको माथिल्लो कभरमा सामान्यतया दबाव राहत भल्भ हुन्छ, जसले थर्मल रनअवे हुँदा ब्याट्री भित्रको अत्यधिक दबाबलाई समयमै रिलिज गर्न सक्छ।दोस्रो, ब्याट्री कभरमा सकारात्मक तापमान गुणांक सामग्री PTC हुनेछ।जब थर्मल रनअवे तापमान बढ्छ, PTC सामग्रीको प्रतिरोध वर्तमान घटाउन र गर्मी उत्पादन कम गर्न उल्लेखनीय रूपमा बढ्नेछ।थप रूपमा, एकल ब्याट्रीको संरचनाको डिजाइनमा सकारात्मक र नकारात्मक ध्रुवहरू बीचको एन्टि-सर्ट-सर्किट डिजाइनलाई पनि विचार गर्नुपर्दछ, गलत कार्यको कारण सतर्कता, धातुको अवशेषहरू र ब्याट्री सर्ट सर्किटको कारणले गर्दा सुरक्षा दुर्घटनाहरू निम्त्याउने अन्य कारकहरू।

ब्याट्रीमा दोस्रो डिजाइन गर्दा, अधिक सुरक्षित डायाफ्राम प्रयोग गर्नुपर्छ, जस्तै उच्च तापक्रममा तीन-तह कम्पोजिटको स्वचालित बन्द छिद्र डायाफ्राम, तर हालका वर्षहरूमा, ब्याट्री ऊर्जा घनत्वमा सुधारसँगै, पातलो डायाफ्रामको प्रवृत्ति अन्तर्गत। तीन-तह कम्पोजिट डायाफ्राम बिस्तारै अप्रचलित भएको छ, डायाफ्रामको सिरेमिक कोटिंगले प्रतिस्थापन गरेको छ, डायाफ्राम समर्थन उद्देश्यहरूमा सिरेमिक कोटिंग, उच्च तापमानमा डायाफ्रामको संकुचन कम गर्नुहोस्, लिथियम आयन ब्याट्रीको थर्मल स्थिरता सुधार गर्नुहोस् र जोखिम कम गर्नुहोस्। लिथियम आयन ब्याट्रीको थर्मल रनअवे।

3. ब्याट्री प्याक थर्मल सुरक्षा डिजाइन

प्रयोगमा, लिथियम आयन ब्याट्रीहरू प्रायः दर्जनौं, सयौं वा हजारौं ब्याट्रीहरू श्रृंखला र समानान्तर जडान मार्फत बनाइन्छ।उदाहरणका लागि, Tesla ModelS को ब्याट्री प्याकमा 7,000 18650 भन्दा बढी ब्याट्रीहरू छन्।यदि कुनै ब्याट्रीले थर्मल नियन्त्रण गुमाउँछ भने, यो ब्याट्री प्याकमा फैलिन सक्छ र गम्भीर परिणामहरू निम्त्याउन सक्छ।उदाहरणका लागि, जनवरी २०१३ मा, संयुक्त राज्य अमेरिकाको बोस्टनमा जापानी कम्पनीको बोइङ ७८७ लिथियम आयन ब्याट्रीमा आगो लाग्यो।राष्ट्रिय यातायात सुरक्षा बोर्डको अनुसन्धानका अनुसार ब्याट्री प्याकमा रहेको ७५ एएच स्क्वायर लिथियम आयन ब्याट्रीले छेउछाउका ब्याट्रीहरू थर्मल रनअवे गरेको थियो।घटना पछि, बोइङले सबै ब्याट्री प्याकहरू अनियन्त्रित थर्मल फैलावट रोक्नको लागि नयाँ उपायहरूसँग सुसज्जित हुनुपर्छ।

थर्मल रनअवेलाई लिथियम आयन ब्याट्रीहरू भित्र फैलिनबाट रोक्नको लागि, AllcellTechnology ले चरण परिवर्तन सामग्रीहरूमा आधारित लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको लागि थर्मल रनवे आइसोलेशन सामग्री PCC विकास गर्‍यो [5]।मोनोमर लिथियम आयन ब्याट्रीको बीचमा भरिएको PCC सामग्री, लिथियम आयन ब्याट्री प्याकको सामान्य कामको अवस्थामा, तातोमा ब्याट्री प्याकलाई PCC सामग्रीको माध्यमबाट ब्याट्री प्याकको बाहिरी भागमा द्रुत रूपमा पास गर्न सकिन्छ, जब लिथियम आयनमा थर्मल रनवे। ब्याट्रीहरू, PCC सामग्री यसको आन्तरिक प्याराफिन मोम पिघल्दा धेरै तातो अवशोषित गर्दछ, ब्याट्रीको तापक्रम थप बढ्नबाट रोक्छ, यसरी ब्याट्री प्याक भित्री प्रसारमा तातो नियन्त्रण बाहिर हुने चेतावनी दिन्छ।पिनप्रिक परीक्षणमा, 18650 ब्याट्री प्याकहरूको 4 र 10 स्ट्रिङहरू समावेश गरिएको ब्याट्री प्याकमा PCC सामग्रीको प्रयोग नगरी एउटा ब्याट्रीको थर्मल रनअवेले अन्ततः ब्याट्री प्याकमा 20 ब्याट्रीहरूको थर्मल रनवे निम्त्यायो, जबकि एकको थर्मल रनवे। PCC सामग्रीबाट बनेको ब्याट्री प्याकमा रहेको ब्याट्रीले अन्य ब्याट्री प्याकहरूको थर्मल भाग्ने कारण बनाउँदैन।