Bugungi kunda turli avtomobil kompaniyalari lityum batareyalardan keng miqyosda quvvat batareyalarida foydalanmoqdalar va energiya zichligi tobora ortib bormoqda, ammo odamlar hali ham quvvat batareyalarining xavfsizligidan xavotirda va bu batareyalar xavfsizligi uchun yaxshi yechim emas. Termal qochqin quvvat batareyalari xavfsizligining asosiy tadqiqot ob'ekti bo'lib, bunga e'tibor qaratishga arziydi.
Avvalo, termal qochqin nima ekanligini tushunib olaylik. Termal qochqin turli xil qo'zg'atuvchilar tomonidan qo'zg'atiladigan zanjirli reaksiya hodisasi bo'lib, natijada batareya qisqa vaqt ichida ko'p miqdorda issiqlik va zararli gazlarni chiqaradi, bu esa hatto batareyaning yonib ketishiga va jiddiy holatlarda portlashiga olib kelishi mumkin. Termal qochqinning paydo bo'lishining ko'plab sabablari bor, masalan, qizib ketish, haddan tashqari zaryadlash, ichki qisqa tutashuv, to'qnashuv va boshqalar. Batareyaning termal qochqini ko'pincha batareya elementidagi manfiy SEI plyonkasining parchalanishidan boshlanadi, so'ngra diafragmaning parchalanishi va erishi natijasida manfiy elektrod va elektrolit hosil bo'ladi, so'ngra musbat elektrod va elektrolit parchalanadi, shu bilan keng ko'lamli ichki qisqa tutashuvni keltirib chiqaradi, bu esa elektrolitning yonishiga olib keladi, keyin u boshqa elementlarga tarqaladi, bu esa jiddiy termal qochqinni keltirib chiqaradi va butun batareya blokining o'z-o'zidan yonishiga olib keladi.
Issiqlik oqishining sabablari ichki va tashqi sabablarga bo'linishi mumkin. Ichki sabablar ko'pincha ichki qisqa tutashuvlar tufayli yuzaga keladi; tashqi sabablar mexanik shikastlanish, elektr shikastlanishi, issiqlik shikastlanishi va boshqalar tufayli yuzaga keladi.
Batareyaning musbat va manfiy terminallari orasidagi to'g'ridan-to'g'ri aloqa bo'lgan ichki qisqa tutashuv aloqa darajasi va keyingi reaksiyaning boshlanishida juda katta farq qiladi. Odatda mexanik va issiqlik suiiste'moli natijasida yuzaga keladigan katta ichki qisqa tutashuv to'g'ridan-to'g'ri issiqlik oqishini keltirib chiqaradi. Aksincha, o'z-o'zidan paydo bo'ladigan ichki qisqa tutashuvlar nisbatan kichik va u hosil qiladigan issiqlik shunchalik kichikki, u darhol issiqlik oqishini keltirib chiqarmaydi. Ichki o'zini o'zi rivojlantirish odatda ishlab chiqarishdagi nuqsonlar, batareyaning qarishi natijasida kelib chiqadigan turli xususiyatlarning yomonlashishi, masalan, ichki qarshilikning oshishi, uzoq muddatli yengil noto'g'ri foydalanish natijasida kelib chiqadigan lityum metall konlari va boshqalarni o'z ichiga oladi. Vaqt to'planib borishi bilan, bunday ichki sabablar tufayli kelib chiqadigan ichki qisqa tutashuv xavfi asta-sekin oshib boradi.
Mexanik suiiste'mol qilish, tashqi kuch ta'sirida lityum batareya monomeri va batareya blokining deformatsiyasini va uning turli qismlarining nisbiy siljishini anglatadi. Elektr elementiga qarshi asosiy shakllar to'qnashuv, ekstruziya va teshilishdir. Masalan, transport vositasi yuqori tezlikda tegib ketgan begona jism batareyaning ichki diafragmasining qulashiga olib keldi, bu esa o'z navbatida batareyada qisqa tutashuvga olib keldi va qisqa vaqt ichida o'z-o'zidan yonishni keltirib chiqardi.
Lityum batareyalarning elektr energiyasidan noto'g'ri foydalanish odatda tashqi qisqa tutashuv, ortiqcha zaryadlash, ortiqcha zaryadsizlanish kabi bir nechta shakllarni o'z ichiga oladi, bu esa haddan tashqari zaryadlash uchun termal qochqinlarga aylanishi mumkin. Tashqi qisqa tutashuv turli bosimga ega ikkita o'tkazgich batareya tashqarisiga ulanganida sodir bo'ladi. Batareya bloklaridagi tashqi qisqa tutashuvlar transport vositalarining to'qnashuvi, suvga botishi, o'tkazgichning ifloslanishi yoki texnik xizmat ko'rsatish paytida elektr toki urishi natijasida yuzaga keladigan deformatsiya tufayli bo'lishi mumkin. Odatda, tashqi qisqa tutashuvdan ajralib chiqadigan issiqlik batareyani teshilishdan farqli o'laroq isitmaydi. Tashqi qisqa tutashuv va termal qochqin o'rtasidagi muhim bog'liqlik haroratning qizib ketish nuqtasiga yetishidir. Tashqi qisqa tutashuv natijasida hosil bo'lgan issiqlik yaxshi tarqalmaganda, batareya harorati ko'tariladi va yuqori harorat termal qochqinni keltirib chiqaradi. Shuning uchun, qisqa tutashuv oqimini uzish yoki ortiqcha issiqlikni tarqatish tashqi qisqa tutashuvning keyingi shikastlanishiga yo'l qo'ymaslikning usullari hisoblanadi. Haddan tashqari zaryadlash, energiyaga to'la bo'lgani uchun, elektr energiyasidan noto'g'ri foydalanishning eng katta xavflaridan biridir. Issiqlik va gaz hosil bo'lishi haddan tashqari zaryadlash jarayonining ikkita keng tarqalgan xususiyatidir. Issiqlik hosil bo'lishi omik issiqlik va yon reaksiyalardan kelib chiqadi. Birinchidan, lityumning haddan tashqari ko'p joylashishi tufayli anod yuzasida lityum dendritlari o'sadi.
Issiqlikdan himoya qilish choralari:
Yadroning issiqlik oqishini oldini olish uchun o'z-o'zidan ishlab chiqarilgan issiqlik bosqichida bizda ikkita variant mavjud: biri yadro materialini yaxshilash va yangilash, issiqlik oqishining mohiyati asosan musbat va manfiy elektrod materiallari va elektrolitlarning barqarorligidadir. Kelajakda biz katod materialini qoplash, modifikatsiya qilish, bir hil elektrolit va elektrodning mosligi va yadroning issiqlik o'tkazuvchanligini yaxshilashda ham yuqori yutuqlarga erishishimiz kerak. Yoki olovga chidamli ta'sir ko'rsatish uchun yuqori xavfsizlikka ega elektrolitni tanlang. Ikkinchidan, samarali issiqlik boshqaruv yechimlarini qabul qilish zarur (PTC sovutish isitgichi/ PTC havo isitgichi) Li-ion batareyasining haroratining ko'tarilishini bostirish uchun tashqaridan, batareyaning SEI plyonkasi eritish haroratiga ko'tarilmasligini va tabiiyki, issiqlik oqishini oldini olish uchun.
Nashr vaqti: 2023-yil 17-mart
