లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ థర్మల్ రన్‌అవే మరియు పదార్థ విశ్లేషణ

ఈ రోజుల్లో, వివిధ కార్ల కంపెనీలు పవర్ బ్యాటరీలలో లిథియం బ్యాటరీలను పెద్ద ఎత్తున ఉపయోగిస్తున్నాయి, మరియు వాటి శక్తి సాంద్రత కూడా అంతకంతకూ పెరుగుతోంది. అయినప్పటికీ, పవర్ బ్యాటరీల భద్రత విషయంలో ప్రజలు ఇప్పటికీ ఆందోళన చెందుతున్నారు, మరియు ఇది బ్యాటరీల భద్రతకు మంచి పరిష్కారం కాదు. థర్మల్ రన్‌అవే అనేది పవర్ బ్యాటరీ భద్రతలో ప్రధాన పరిశోధనాంశం, మరియు దీనిపై దృష్టి సారించడం ఎంతో అవసరం.

అన్నిటికంటే ముందు, థర్మల్ రన్‌అవే అంటే ఏమిటో అర్థం చేసుకుందాం. థర్మల్ రన్‌అవే అనేది వివిధ ప్రేరకాల ద్వారా జరిగే ఒక గొలుసుకట్టు చర్య వంటి దృగ్విషయం. దీని ఫలితంగా, తక్కువ సమయంలో బ్యాటరీ నుండి అధిక మొత్తంలో వేడి మరియు హానికరమైన వాయువులు విడుదలవుతాయి. తీవ్రమైన సందర్భాల్లో, ఇది బ్యాటరీకి మంటలు అంటుకోవడానికి మరియు పేలిపోవడానికి కూడా కారణం కావచ్చు. థర్మల్ రన్‌అవే సంభవించడానికి అధిక వేడి, ఓవర్‌ఛార్జింగ్, అంతర్గత షార్ట్ సర్క్యూట్, ఢీకొనడం మొదలైన అనేక కారణాలు ఉన్నాయి. బ్యాటరీ థర్మల్ రన్‌అవే తరచుగా బ్యాటరీ సెల్‌లోని నెగటివ్ SEI ఫిల్మ్ విచ్ఛిన్నం కావడం ద్వారా ప్రారంభమవుతుంది. ఆ తర్వాత డయాఫ్రమ్ విచ్ఛిన్నం చెంది కరిగిపోతుంది, దీని ఫలితంగా నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ దెబ్బతింటాయి. అనంతరం పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ రెండూ విచ్ఛిన్నం కావడం వల్ల, పెద్ద ఎత్తున అంతర్గత షార్ట్ సర్క్యూట్ ప్రేరేపించబడి, ఎలక్ట్రోలైట్ మండిపోతుంది. ఆ తర్వాత ఈ మంటలు ఇతర సెల్‌లకు వ్యాపించి, తీవ్రమైన థర్మల్ రన్‌అవేకు దారితీసి, మొత్తం బ్యాటరీ ప్యాక్ దానంతట అదే మండిపోయేలా చేస్తాయి.

థర్మల్ రన్‌అవే కారణాలను అంతర్గత మరియు బాహ్య కారణాలుగా విభజించవచ్చు. అంతర్గత కారణాలు తరచుగా అంతర్గత షార్ట్ సర్క్యూట్‌ల వల్ల సంభవిస్తాయి; బాహ్య కారణాలు యాంత్రిక దుర్వినియోగం, విద్యుత్ దుర్వినియోగం, ఉష్ణ దుర్వినియోగం మొదలైన వాటి వల్ల సంభవిస్తాయి.

బ్యాటరీ యొక్క పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ టెర్మినల్స్ మధ్య ప్రత్యక్ష సంపర్కం వల్ల ఏర్పడే అంతర్గత షార్ట్ సర్క్యూట్, సంపర్కం యొక్క తీవ్రతను బట్టి మరియు అది ప్రేరేపించే ప్రతిచర్యను బట్టి చాలా తేడా ఉంటుంది. సాధారణంగా, యాంత్రిక మరియు ఉష్ణ దుర్వినియోగం వల్ల ఏర్పడే భారీ అంతర్గత షార్ట్ సర్క్యూట్ నేరుగా థర్మల్ రన్‌అవేను ప్రేరేపిస్తుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, వాటంతట అవే ఏర్పడే అంతర్గత షార్ట్ సర్క్యూట్‌లు చాలా చిన్నవిగా ఉంటాయి, మరియు అవి ఉత్పత్తి చేసే వేడి చాలా తక్కువగా ఉండటం వల్ల వెంటనే థర్మల్ రన్‌అవేను ప్రేరేపించవు. అంతర్గత షార్ట్ సర్క్యూట్‌లు సాధారణంగా తయారీ లోపాలు, బ్యాటరీ కాలక్రమేణా పాతబడటం వల్ల దాని వివిధ లక్షణాలు క్షీణించడం (ఉదాహరణకు, పెరిగిన అంతర్గత నిరోధకత), దీర్ఘకాలిక స్వల్ప దుర్వినియోగం వల్ల లిథియం లోహం పేరుకుపోవడం మొదలైనవాటిలో ఏర్పడతాయి. కాలం గడిచేకొద్దీ, ఇటువంటి అంతర్గత కారణాల వల్ల షార్ట్ సర్క్యూట్ అయ్యే ప్రమాదం క్రమంగా పెరుగుతుంది.

యాంత్రిక దుర్వినియోగం అంటే, బాహ్య శక్తి చర్య వల్ల లిథియం బ్యాటరీ మోనోమర్ మరియు బ్యాటరీ ప్యాక్ ఆకారం మారిపోవడం, మరియు దానిలోని వివిధ భాగాలు ఒకదానికొకటి దూరంగా జరగడం. ఎలక్ట్రిక్ సెల్‌పై దీని ప్రధాన ప్రభావాలలో ఢీకొనడం, నొక్కడం మరియు పంక్చర్ చేయడం వంటివి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, అధిక వేగంతో వెళ్తున్న వాహనం ఒక బయటి వస్తువును తాకడం వల్ల అది నేరుగా బ్యాటరీలోని అంతర్గత డయాఫ్రమ్ కూలిపోయింది. దీని ఫలితంగా బ్యాటరీ లోపల షార్ట్ సర్క్యూట్ ఏర్పడి, కొద్ది సమయంలోనే అది వాటంతట అదే మండిపోయింది.

లిథియం బ్యాటరీల విద్యుత్ దుర్వినియోగంలో సాధారణంగా బాహ్య షార్ట్ సర్క్యూట్, ఓవర్‌ఛార్జ్, ఓవర్ డిశ్చార్జ్ వంటి అనేక రూపాలు ఉంటాయి, ఇవి చాలావరకు ఓవర్‌ఛార్జ్ కారణంగా థర్మల్ రన్‌అవేగా మారే అవకాశం ఉంది. సెల్ వెలుపల, వేర్వేరు పీడనాలతో రెండు కండక్టర్లు కనెక్ట్ చేయబడినప్పుడు బాహ్య షార్ట్ సర్క్యూట్ ఏర్పడుతుంది. వాహన ఢీకొనడం వల్ల కలిగే వైకల్యం, నీటిలో మునగడం, కండక్టర్ కలుషితం కావడం లేదా నిర్వహణ సమయంలో విద్యుత్ షాక్ కారణంగా బ్యాటరీ ప్యాక్‌లలో బాహ్య షార్ట్‌లు ఏర్పడవచ్చు. సాధారణంగా, పంక్చర్‌కు భిన్నంగా, బాహ్య షార్ట్ సర్క్యూట్ నుండి విడుదలయ్యే వేడి బ్యాటరీని వేడి చేయదు. బాహ్య షార్ట్ సర్క్యూట్ మరియు థర్మల్ రన్‌అవే మధ్య ముఖ్యమైన సంబంధం ఉష్ణోగ్రత అధిక వేడి స్థాయికి చేరుకోవడం. బాహ్య షార్ట్ సర్క్యూట్ ద్వారా ఉత్పత్తి అయిన వేడి సరిగ్గా వెదజల్లబడనప్పుడు బ్యాటరీ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది మరియు ఆ అధిక ఉష్ణోగ్రత థర్మల్ రన్‌అవేను ప్రేరేపిస్తుంది. అందువల్ల, షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్‌ను నిలిపివేయడం లేదా అదనపు వేడిని వెదజల్లడం వంటివి బాహ్య షార్ట్ సర్క్యూట్ మరింత నష్టాన్ని కలిగించకుండా నిరోధించే మార్గాలు. ఓవర్‌ఛార్జింగ్, దాని అధిక శక్తి కారణంగా, విద్యుత్ దుర్వినియోగంలో అత్యంత ప్రమాదకరమైన వాటిలో ఒకటి. వేడి మరియు వాయువుల ఉత్పత్తి ఓవర్‌ఛార్జింగ్ ప్రక్రియలో రెండు సాధారణ లక్షణాలు. ఉష్ణోత్పత్తి ఓమిక్ ఉష్ణం మరియు సైడ్ రియాక్షన్ల నుండి వస్తుంది. మొదట, అధిక లిథియం ఇమిడిపోవడం వల్ల యానోడ్ ఉపరితలంపై లిథియం డెండ్రైట్లు పెరుగుతాయి.