ලිතියම් අයන බැටරි වල තාප ගැලීම පාලනය කරන්නේ කෙසේද?

1. විද්යුත් විච්ඡේදකයේ ගිනි දැල්වීම

විද්‍යුත් විච්ඡේදක දැල්ල ප්‍රතිරෝධක යනු බැටරි වල තාප ධාවන අවදානම අවම කිරීම සඳහා ඉතා ඵලදායී ක්‍රමයකි, නමුත් මෙම ගිනි නිවන ද්‍රව්‍ය බොහෝ විට ලිතියම් අයන බැටරි වල විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයට බරපතල බලපෑමක් ඇති කරයි, එබැවින් එය ප්‍රායෝගිකව භාවිතා කිරීමට අපහසුය. මෙම ගැටළුව විසඳීම සඳහා, කැලිෆෝනියා විශ්ව විද්‍යාලයේ, San Diego, YuQiao කණ්ඩායම [1] කැප්සියුල ඇසුරුම් ක්‍රමය සමඟ ක්ෂුද්‍ර කැප්සියුලයේ අභ්‍යන්තරයේ ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ විසිරී ඇති ඩීබීඒ (ඩයිබෙන්සයිල් ඇමයින්) ගිනි දැල්වීම සිදු කරයි. සාමාන්‍ය කාලය ලිතියම් අයන බැටරි වල ක්‍රියාකාරිත්වයට බලපාන්නේ නැත, නමුත් පිටකිරීම් වැනි බාහිර බලයෙන් සෛල විනාශ වූ විට, මෙම කරල් වල ඇති ගිනි නිවන ද්‍රව්‍ය මුදා හරිනු ලැබේ, බැටරියට විෂ වී එය ක්‍රියා විරහිත වන අතර එමඟින් එය අනතුරු අඟවයි. තාප පලායාමට. 2018 දී YuQiao ගේ කණ්ඩායම [2] ඉහත තාක්‍ෂණය නැවත භාවිතා කර, එතිලීන් ග්ලයිකෝල් සහ එතිලීන්ඩයමින් ගිනි නිවන ද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කර, ඒවා ලිතියම් අයන බැටරියට කොටු කර ඇතුළු කරන ලද අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලිතියම් අයන බැටරියේ උපරිම උෂ්ණත්වය 70% පහත වැටුණි. pin pin පරීක්ෂණය, ලිතියම් අයන බැටරියේ තාප පාලනයේ අවදානම සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි.

ඉහත සඳහන් කළ ක්‍රම ස්වයං-විනාශකාරී වේ, එනම් ගිනි නිවන උපකරණය භාවිතා කළ පසු මුළු ලිතියම්-අයන බැටරියම විනාශ වන බවයි. කෙසේ වෙතත්, ජපානයේ ටෝකියෝ විශ්ව විද්‍යාලයේ AtsuoYamada ගේ කණ්ඩායම [3] ලිතියම්-අයන බැටරිවල ක්‍රියාකාරිත්වයට බලපාන්නේ නැති ගිනි නිවන ඉලෙක්ට්‍රෝලය නිපදවන ලදී. මෙම විද්‍යුත් විච්ඡේදකය තුළ, NaN(SO2F)2(NaFSA)orLiN(SO2F)2(LiFSA) හි ඉහළ සාන්ද්‍රණයක් ලිතියම් ලවණ ලෙස භාවිතා කරන ලද අතර, සාමාන්‍ය ගිනි නිවන ට්‍රයිමීතයිල් පොස්පේට් TMP ඉලෙක්ට්‍රෝලය වෙත එකතු කරන ලද අතර, එමඟින් තාප ස්ථායීතාවය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු විය. ලිතියම් අයන බැටරියෙන්. එපමණක්ද නොව, ලිතියම් අයන බැටරියේ චක්‍රීය ක්‍රියාකාරිත්වයට ගිනි නිවන ද්‍රව්‍ය එකතු කිරීම බලපෑවේ නැත. විද්‍යුත් විච්ඡේදකය චක්‍ර 1000කට වඩා භාවිතා කළ හැක (1200 C/5 චක්‍ර, 95% ධාරිතාව රඳවා තබා ගැනීම).

ආකලන මගින් ලිතියම් අයන බැටරි වල ගිනි නිවන ලක්ෂණ ලිතියම් අයන බැටරි පාලනයකින් තොරව රත් වීම ගැන අනතුරු ඇඟවීමේ එක් ක්‍රමයකි. ලිතියම් අයන බැටරි වල මුල සිට බාහිර බලවේග නිසා කෙටි පරිපථයක් ඇතිවීම ගැන අනතුරු ඇඟවීමට උත්සාහ කිරීමට සමහර අය නව ක්‍රමයක් සොයා ගනී, එවිට පතුල ඉවත් කිරීමේ අරමුණ සාක්ෂාත් කර ගැනීමට සහ පාලනයෙන් තොර තාපය ඇතිවීම සම්පූර්ණයෙන්ම ඉවත් කරයි. භාවිතයේ පවතින ලිතියම් අයන බැටරිවල ඇති විය හැකි ප්‍රචණ්ඩකාරී බලපෑම සැලකිල්ලට ගනිමින්, එක්සත් ජනපදයේ Oak Ridge ජාතික රසායනාගාරයේ GabrielM.Veith විසින් කැපුම් ඝණ කිරීමේ ගුණ සහිත ඉලෙක්ට්‍රෝලය නිර්මාණය කරන ලදී [4]. මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝලය නිව්ටෝනියානු නොවන තරලවල ගුණ භාවිතා කරයි. සාමාන්ය තත්වයේ දී, ඉලෙක්ට්රෝලය ද්රව වේ. කෙසේ වෙතත්, හදිසි බලපෑමකට මුහුණ දුන් විට, එය ඝන තත්වයක් ඉදිරිපත් කරනු ඇත, අතිශයින්ම ශක්තිමත් වනු ඇත, සහ වෙඩි නොවදින බලපෑම පවා ලබා ගත හැකිය. ලිතියම් අයන බැටරිය ඝට්ටනය වන විට බැටරියේ කෙටි පරිපථයක් නිසා ඇතිවන තාප ගැලීමේ අවදානම මූලයෙන් අනතුරු අඟවයි.

2. බැටරි ව්යුහය

ඊළඟට, බැටරි සෛල මට්ටමේ සිට තාප ධාවන පථය මත තිරිංග දමන්නේ කෙසේදැයි බලමු. වර්තමානයේ ලිතියම් අයන බැටරි වල ව්‍යුහාත්මක සැලසුමේ දී තාප ගැලීමේ ගැටලුව සලකා බලනු ලැබේ. උදාහරණයක් ලෙස, 18650 බැටරියේ ඉහළ කවරයේ සාමාන්‍යයෙන් පීඩන සහන කපාටයක් ඇත, තාප පැනීමේදී බැටරිය තුළ ඇති අධික පීඩනය කාලෝචිත ලෙස මුදා හැරිය හැක. දෙවනුව, බැටරි ආවරණයේ ධනාත්මක උෂ්ණත්ව සංගුණක ද්රව්ය PTC වනු ඇත. තාප ධාවන උෂ්ණත්වය ඉහළ යන විට, ධාරාව අඩු කිරීමට සහ තාප උත්පාදනය අඩු කිරීමට PTC ද්රව්යයේ ප්රතිරෝධය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි වනු ඇත. මීට අමතරව, තනි බැටරියේ ව්‍යුහය සැලසුම් කිරීමේදී ධනාත්මක හා සෘණ ධ්‍රැව අතර ප්‍රති-කෙටි-පරිපථ සැලසුම ද සැලකිල්ලට ගත යුතුය, වැරදි ලෙස ක්‍රියා කිරීම, ලෝහ අපද්‍රව්‍ය සහ බැටරි කෙටි පරිපථයට හේතු වන වෙනත් සාධක හේතුවෙන් අනතුරු ඇඟවීම්, ආරක්ෂිත අනතුරු ඇති කරයි.

බැටරිවල දෙවන නිර්මාණයේදී, ප්‍රාචීරය භාවිතා කළ යුතු වන්නේ, ඉහළ උෂ්ණත්වයේ දී ප්‍රාචීරය තුන්-ස්ථර සංයුක්තයේ ස්වයංක්‍රීය සංවෘත සිදුරු වැනි වඩාත් ආරක්ෂිත ප්‍රාචීරය භාවිතා කළ යුතුය, නමුත් මෑත වසරවලදී, බැටරි ශක්ති ඝනත්වය වැඩි දියුණු කිරීමත් සමඟ, ප්‍රවනතාවය යටතේ තුනී ප්‍රාචීරය. ත්‍රි-ස්ථර සංයුක්ත ප්‍රාචීරය ක්‍රමයෙන් යල්පැන ගොස් ඇති අතර, ප්‍රාචීරයේ සෙරමික් ආලේපනය, ප්‍රාචීර ආධාරක අරමුණු සඳහා සෙරමික් ආලේපනය, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ප්‍රාචීරය හැකිලීම අඩු කිරීම, ලිතියම් අයන බැටරියේ තාප ස්ථායීතාවය වැඩි දියුණු කිරීම සහ අවදානම අඩු කිරීම ලිතියම් අයන බැටරියේ තාප ධාවනය.

3. බැටරි ඇසුරුම් තාප ආරක්ෂණ සැලසුම

භාවිතයේදී, ලිතියම් අයන බැටරි බොහෝ විට දුසිම් ගනනක්, සිය ගණනක් හෝ දහස් ගණනක් බැටරි වලින් ශ්‍රේණි සහ සමාන්තර සම්බන්ධතාවයකින් සමන්විත වේ. උදාහරණයක් ලෙස, Tesla ModelS හි බැටරි පැකේජය 7,000 18650 බැටරි වලින් සමන්විත වේ. බැටරි වලින් එකක් තාප පාලනය නැති වුවහොත්, එය බැටරි පැකේජය තුළ පැතිරී බරපතල ප්රතිවිපාක ඇති කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, 2013 ජනවාරි මාසයේදී, එක්සත් ජනපදයේ බොස්ටන්හිදී ජපන් සමාගමක බෝයිං 787 ලිතියම් අයන බැටරි ගිනි ගත්තේය. ජාතික ගමනාගමන ආරක්ෂණ මණ්ඩලයේ විමර්ශනයට අනුව, බැටරි ඇසුරුමේ ඇති 75Ah වර්ග ලිතියම් අයන බැටරියක් යාබද බැටරිවල තාප ගැලීමට හේතු විය. සිද්ධියෙන් පසුව, පාලනයකින් තොරව තාප ව්යාප්තිය වැළැක්වීම සඳහා සියලුම බැටරි ඇසුරුම් නව පියවරයන්ගෙන් සමන්විත විය යුතු බව බෝයිං සමාගමට අවශ්ය විය.

ලිතියම් අයන බැටරි තුළ තාප ධාවන පථය පැතිරීම වැළැක්වීම සඳහා, AllcellTechnology විසින් අදියර වෙනස් කිරීමේ ද්‍රව්‍ය මත පදනම්ව ලිතියම් අයන බැටරි සඳහා තාප ධාවන හුදකලා ද්‍රව්‍ය PCC නිපදවන ලදී [5]. මොනෝමර් ලිතියම් අයන බැටරි අතර පුරවන ලද පීසීසී ද්‍රව්‍ය, ලිතියම් අයන බැටරි ඇසුරුමේ සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වයේ දී, තාපය තුළ ඇති බැටරි ඇසුරුම, ලිතියම් අයනවල තාප දිවීමේදී, පීසීසී ද්‍රව්‍ය හරහා බැටරි ඇසුරුමේ පිටතින් ඉක්මනින් ගමන් කළ හැකිය. බැටරි, එහි අභ්‍යන්තර පැරෆින් ඉටි දියවීම මගින් පීසීසී ද්‍රව්‍ය විශාල තාපයක් අවශෝෂණය කරයි, බැටරි උෂ්ණත්වය තවදුරටත් ඉහළ යාම වළක්වයි, මේ අනුව බැටරි පැකේජයේ අභ්‍යන්තර විසරණය තුළ පාලනයෙන් තොර තාපය ගැන අනතුරු අඟවයි. PCC ද්‍රව්‍ය භාවිතයෙන් තොරව බැටරි ඇසුරුම් 18650 ක නූල් 4 සහ 10 කින් සමන්විත බැටරි ඇසුරුමක එක් බැටරියක තාප දිවීම අවසානයේ බැටරි පැකේජයේ බැටරි 20 ක තාපයෙන් ධාවනය වීමට හේතු වූ අතර එකක තාප පැනීම සිදු විය. PCC ද්‍රව්‍ය වලින් සාදන ලද බැටරි ඇසුරුමේ ඇති බැටරිය අනෙකුත් බැටරි ඇසුරුම්වල තාප ගැලීමට හේතු නොවේ.