லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் வெப்ப ஓட்டத்தை எவ்வாறு கட்டுப்படுத்துவது

1. எலக்ட்ரோலைட்டின் சுடர் தடுப்பு

எலக்ட்ரோலைட் ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட்கள் பேட்டரிகளின் வெப்ப ரன்வே அபாயத்தைக் குறைக்க மிகவும் பயனுள்ள வழியாகும், ஆனால் இந்த சுடர் ரிடார்டன்ட்கள் பெரும்பாலும் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் மின்வேதியியல் செயல்திறனில் கடுமையான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, எனவே நடைமுறையில் இதைப் பயன்படுத்துவது கடினம். இந்தச் சிக்கலைத் தீர்ப்பதற்காக, கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தின் சான் டியாகோ, யுகியாவோ குழு [1] காப்ஸ்யூல் பேக்கேஜிங் முறையைக் கொண்டு, எலக்ட்ரோலைட்டில் சிதறிய மைக்ரோ கேப்ஸ்யூலின் உட்புறத்தில் சேமிக்கப்பட்ட ரிடார்டன்ட் டிபிஏ (டிபென்சைல் அமீன்) யை எரிக்கும். சாதாரண நேரங்கள் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் செயல்திறனில் பாதிப்பை ஏற்படுத்தாது, ஆனால் வெளியேற்றம் போன்ற வெளிப்புற விசையால் செல்கள் அழிக்கப்படும் போது, ​​இந்த காப்ஸ்யூல்களில் உள்ள சுடர் ரிடார்டன்ட்கள் வெளியிடப்பட்டு, பேட்டரியை விஷமாக்கி, செயலிழக்கச் செய்து, அதை எச்சரிக்கிறது. தெர்மல் ரன்வேக்கு. 2018 ஆம் ஆண்டில், YuQiao இன் குழு [2] மேலே உள்ள தொழில்நுட்பத்தை மீண்டும் பயன்படுத்தியது, எத்திலீன் கிளைகோல் மற்றும் எத்திலினெடியமைனை சுடர் தடுப்புகளாகப் பயன்படுத்தி, அவை இணைக்கப்பட்டு லித்தியம் அயன் பேட்டரியில் செருகப்பட்டன, இதன் விளைவாக லித்தியம் அயன் பேட்டரியின் அதிகபட்ச வெப்பநிலையில் 70% வீழ்ச்சி ஏற்பட்டது. முள் முள் சோதனை, லித்தியம் அயன் பேட்டரியின் வெப்பக் கட்டுப்பாட்டின் அபாயத்தைக் கணிசமாகக் குறைக்கிறது.

மேலே குறிப்பிட்டுள்ள முறைகள் தன்னைத்தானே அழித்துக்கொள்ளும், அதாவது சுடர் ரிடார்டன்ட் பயன்படுத்தப்பட்டால், முழு லித்தியம்-அயன் பேட்டரியும் அழிக்கப்படும். இருப்பினும், ஜப்பானில் உள்ள டோக்கியோ பல்கலைக்கழகத்தில் AtsuoYamada குழு [3] லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் செயல்திறனை பாதிக்காத ஒரு சுடர் எதிர்ப்பு எலக்ட்ரோலைட்டை உருவாக்கியது. இந்த எலக்ட்ரோலைட்டில், NaN(SO2F)2(NaFSA)orLiN(SO2F)2(LiFSA) இன் அதிக செறிவு லித்தியம் உப்பாக பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் ஒரு பொதுவான சுடர் ரிடார்டன்ட் டிரைமெதில் பாஸ்பேட் TMP ஆனது எலக்ட்ரோலைட்டில் சேர்க்கப்பட்டது, இது வெப்ப நிலைத்தன்மையை கணிசமாக மேம்படுத்தியது. லித்தியம் அயன் பேட்டரி. மேலும் என்னவென்றால், ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட் சேர்ப்பது லித்தியம் அயன் பேட்டரியின் சுழற்சி செயல்திறனை பாதிக்கவில்லை. எலக்ட்ரோலைட்டை 1000 சுழற்சிகளுக்கு மேல் பயன்படுத்தலாம் (1200 C/5 சுழற்சிகள், 95% திறன் தக்கவைப்பு).

சேர்க்கைகள் மூலம் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் சுடர் தடுப்பு பண்புகள் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் கட்டுப்பாட்டை மீறி வெப்பமடைவதை எச்சரிக்கும் வழிகளில் ஒன்றாகும். சிலர் லித்தியம் அயன் மின்கலங்களில் ஷார்ட் சர்க்யூட் ஏற்படுவதை எச்சரிக்க முயற்சி செய்கிறார்கள், இதனால் அடிப்பகுதியை அகற்றும் நோக்கத்தை அடையவும், கட்டுப்பாட்டை மீறி வெப்பம் ஏற்படுவதை முற்றிலுமாக அகற்றவும். பயன்பாட்டில் உள்ள பவர் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் வன்முறைத் தாக்கத்தைக் கருத்தில் கொண்டு, அமெரிக்காவில் உள்ள ஓக் ரிட்ஜ் தேசிய ஆய்வகத்தைச் சேர்ந்த கேப்ரியல் எம்.வீத், வெட்டு தடித்தல் பண்புகளைக் கொண்ட எலக்ட்ரோலைட்டை வடிவமைத்தார் [4]. இந்த எலக்ட்ரோலைட் நியூட்டன் அல்லாத திரவங்களின் பண்புகளைப் பயன்படுத்துகிறது. சாதாரண நிலையில், எலக்ட்ரோலைட் திரவமாக இருக்கும். இருப்பினும், திடீர் தாக்கத்தை எதிர்கொள்ளும் போது, ​​அது ஒரு திடமான நிலையைக் காண்பிக்கும், மிகவும் வலுவானதாக மாறும், மேலும் குண்டு துளைக்காத விளைவையும் அடைய முடியும். ரூட்டிலிருந்து, பவர் லித்தியம் அயன் பேட்டரி மோதும்போது பேட்டரியில் ஷார்ட் சர்க்யூட்டால் ஏற்படும் வெப்ப ரன்வே அபாயத்தை இது எச்சரிக்கிறது.

2. பேட்டரி அமைப்பு

அடுத்து, பேட்டரி செல்கள் மட்டத்திலிருந்து தெர்மல் ரன்வேயில் பிரேக்குகளை எவ்வாறு வைப்பது என்பதைப் பார்ப்போம். தற்போது, ​​லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பில் தெர்மல் ரன்அவே பிரச்சனை கருதப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, 18650 பேட்டரியின் மேல் அட்டையில் பொதுவாக அழுத்த நிவாரண வால்வு இருக்கும், இது வெப்ப ரன்அவேயின் போது பேட்டரியின் உள்ளே அதிகப்படியான அழுத்தத்தை சரியான நேரத்தில் வெளியிடும். இரண்டாவதாக, பேட்டரி கவரில் நேர்மறை வெப்பநிலை குணகம் பொருள் PTC இருக்கும். வெப்ப ரன்வே வெப்பநிலை உயரும் போது, ​​மின்னோட்டத்தைக் குறைக்கவும், வெப்ப உற்பத்தியைக் குறைக்கவும், PTC பொருளின் எதிர்ப்பானது கணிசமாக அதிகரிக்கும். கூடுதலாக, ஒற்றை பேட்டரியின் கட்டமைப்பை வடிவமைப்பதில் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை துருவங்களுக்கு இடையே உள்ள ஷார்ட்-சர்க்யூட் எதிர்ப்பு வடிவமைப்பையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும், தவறான செயல்பாட்டின் காரணமாக எச்சரிக்கை, உலோக எச்சங்கள் மற்றும் பேட்டரி ஷார்ட் சர்க்யூட், பாதுகாப்பு விபத்துகளை ஏற்படுத்தும் பிற காரணிகள்.

பேட்டரிகளில் இரண்டாவது வடிவமைப்பு போது, ​​உயர் வெப்பநிலையில் மூன்று அடுக்கு கலவையின் தானியங்கி மூடிய துளை போன்ற உதரவிதானம் பயன்படுத்த வேண்டும், ஆனால் சமீபத்திய ஆண்டுகளில், பேட்டரி ஆற்றல் அடர்த்தியை மேம்படுத்த, போக்கு கீழ் மெல்லிய உதரவிதானம் மூன்று அடுக்கு கலப்பு உதரவிதானம் படிப்படியாக வழக்கற்றுப் போய்விட்டது, அதற்குப் பதிலாக உதரவிதானத்தின் பீங்கான் பூச்சு, உதரவிதானம் ஆதரவு நோக்கங்களுக்காக பீங்கான் பூச்சு, அதிக வெப்பநிலையில் உதரவிதானத்தின் சுருக்கத்தைக் குறைத்தல், லித்தியம் அயன் பேட்டரியின் வெப்ப நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துதல் மற்றும் ஆபத்தைக் குறைத்தல் லித்தியம் அயன் பேட்டரியின் வெப்ப ரன்வே.

3. பேட்டரி பேக் வெப்ப பாதுகாப்பு வடிவமைப்பு

பயன்பாட்டில், லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் பெரும்பாலும் தொடர் மற்றும் இணை இணைப்பு மூலம் டஜன் கணக்கான, நூற்றுக்கணக்கான அல்லது ஆயிரக்கணக்கான பேட்டரிகள் கொண்டவை. எடுத்துக்காட்டாக, டெஸ்லா மாடல்ஸின் பேட்டரி பேக் 7,000 க்கும் மேற்பட்ட 18650 பேட்டரிகளைக் கொண்டுள்ளது. பேட்டரிகளில் ஒன்று வெப்பக் கட்டுப்பாட்டை இழந்தால், அது பேட்டரி பேக்கில் பரவி கடுமையான விளைவுகளை ஏற்படுத்தலாம். உதாரணமாக, ஜனவரி 2013 இல், அமெரிக்காவின் பாஸ்டனில் ஜப்பானிய நிறுவனத்தின் போயிங் 787 லித்தியம் அயன் பேட்டரி தீப்பிடித்தது. தேசிய போக்குவரத்து பாதுகாப்பு வாரியத்தின் விசாரணையின்படி, பேட்டரி பேக்கில் உள்ள 75Ah சதுர லித்தியம் அயன் பேட்டரி அருகிலுள்ள பேட்டரிகளின் வெப்ப ஓட்டத்தை ஏற்படுத்தியது. இந்த சம்பவத்திற்குப் பிறகு, கட்டுப்பாடற்ற வெப்பப் பரவலைத் தடுக்க அனைத்து பேட்டரி பேக்குகளும் புதிய நடவடிக்கைகளுடன் பொருத்தப்பட்டிருக்க வேண்டும் என்று போயிங் கோரியது.

லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளுக்குள் தெர்மல் ரன்அவே பரவுவதைத் தடுக்க, ஆல்செல்டெக்னாலஜி லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளுக்கான பிசிசியின் வெப்ப ரன்வே ஐசோலேஷன் மெட்டீரியலை ஃபேஸ் மாற்றப் பொருட்களின் அடிப்படையில் உருவாக்கியது [5]. மோனோமர் லித்தியம் அயன் பேட்டரிக்கு இடையில் நிரப்பப்பட்ட பிசிசி மெட்டீரியல், லித்தியம் அயன் பேட்டரி பேக்கின் இயல்பான செயல்பாட்டின் போது, ​​வெப்பத்தில் உள்ள பேட்டரி பேக், லித்தியம் அயனில் தெர்மல் ரன்வே இருக்கும் போது, ​​பிசிசி மெட்டீரியல் மூலம் பேட்டரி பேக்கின் வெளிப்புறத்திற்கு விரைவாக அனுப்பப்படும். பேட்டரிகள், அதன் உள் பாரஃபின் மெழுகு உருகுவதன் மூலம் பிசிசி பொருள் நிறைய வெப்பத்தை உறிஞ்சி, பேட்டரி வெப்பநிலை மேலும் உயர்வதைத் தடுக்கிறது, இதனால் பேட்டரி பேக் உட்புற பரவலில் கட்டுப்பாட்டை மீறி வெப்பம் ஏற்படுவதை எச்சரிக்கிறது. பின்ப்ரிக் சோதனையில், பிசிசி மெட்டீரியலைப் பயன்படுத்தாமல் 18650 பேட்டரி பேக்குகளின் 4 மற்றும் 10 சரங்களைக் கொண்ட பேட்டரி பேக்கில் ஒரு பேட்டரியின் தெர்மல் ரன்வே இறுதியில் பேட்டரி பேக்கில் 20 பேட்டரிகளின் தெர்மல் ரன்வேயை ஏற்படுத்தியது, அதே நேரத்தில் ஒன்றின் தெர்மல் ரன்வே பிசிசி மெட்டீரியலால் செய்யப்பட்ட பேட்டரி பேக்கில் உள்ள பேட்டரி மற்ற பேட்டரி பேக்குகளின் வெப்ப ரன்வேயை ஏற்படுத்தவில்லை.