কিভাবে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির তাপীয় পলাতক নিয়ন্ত্রণ করা যায়

1. ইলেক্ট্রোলাইট এর শিখা retardant

ইলেক্ট্রোলাইট শিখা retardants ব্যাটারির তাপ পলাতক ঝুঁকি কমাতে একটি খুব কার্যকর উপায়, কিন্তু এই শিখা retardants প্রায়ই লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির বৈদ্যুতিক রাসায়নিক কর্মক্ষমতা উপর গুরুতর প্রভাব ফেলে, তাই এটি অনুশীলনে ব্যবহার করা কঠিন। এই সমস্যা সমাধানের জন্য, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের সান দিয়েগো, YuQiao টিম [1] ক্যাপসুল প্যাকেজিং পদ্ধতির সাহায্যে মাইক্রো ক্যাপসুলের অভ্যন্তরে সংরক্ষিত ফ্লেম রিটার্ড্যান্ট ডিবিএ (ডিবেনজাইল অ্যামাইন) ইলেক্ট্রোলাইটে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকবে। স্বাভাবিক সময় লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির কার্যক্ষমতার উপর প্রভাব ফেলবে না, কিন্তু যখন কোষগুলি বাহ্যিক শক্তি দ্বারা ধ্বংস হতে পারে যেমন এক্সট্রুশন, তখন এই ক্যাপসুলের শিখা প্রতিরোধকগুলি ছেড়ে দেওয়া হয়, ব্যাটারিকে বিষাক্ত করে এবং এটিকে ব্যর্থ করে, যার ফলে এটিকে সতর্ক করে। থার্মাল পলাতক থেকে 2018 সালে, YuQiao-এর দল [2] উপরোক্ত প্রযুক্তিটি আবার ব্যবহার করে, ইথিলিন গ্লাইকোল এবং ইথিলিনডিয়ামাইনকে শিখা প্রতিরোধক হিসেবে ব্যবহার করে, যেগুলিকে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারিতে ঢোকানো এবং ঢোকানো হয়েছিল, যার ফলে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির সর্বোচ্চ তাপমাত্রা 70% কমে যায়। পিন পিন পরীক্ষা, উল্লেখযোগ্যভাবে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির তাপ নিয়ন্ত্রণের ঝুঁকি হ্রাস করে।

উপরে উল্লিখিত পদ্ধতিগুলি স্ব-ধ্বংসাত্মক, যার মানে একবার শিখা প্রতিরোধক ব্যবহার করা হলে, পুরো লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিটি ধ্বংস হয়ে যাবে। যাইহোক, জাপানের টোকিও বিশ্ববিদ্যালয়ের আতসুওইয়ামাদার দল [৩] একটি শিখা প্রতিরোধী ইলেক্ট্রোলাইট তৈরি করেছে যা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করবে না। এই ইলেক্ট্রোলাইটে, NaN(SO2F)2(NaFSA) orLiN(SO2F)2(LiFSA) এর উচ্চ ঘনত্ব লিথিয়াম লবণ হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল, এবং একটি সাধারণ শিখা প্রতিরোধক ট্রাইমিথাইল ফসফেট টিএমপি ইলেক্ট্রোলাইটে যোগ করা হয়েছিল, যা তাপীয় স্থিতিশীলতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করেছে। লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির। আরো কি, শিখা retardant যোগ লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির চক্র কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করেনি. ইলেক্ট্রোলাইটটি 1000 এর বেশি চক্রের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে (1200 C/5 চক্র, 95% ক্ষমতা ধরে রাখা)।

অ্যাডিটিভের মাধ্যমে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির শিখা প্রতিরোধী বৈশিষ্ট্যগুলি লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারিগুলিকে নিয়ন্ত্রণের বাইরে তাপ দেওয়ার জন্য সতর্ক করার একটি উপায়। কিছু লোক মূল থেকে বাহ্যিক শক্তি দ্বারা সৃষ্ট লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারিতে শর্ট সার্কিটের ঘটনা সম্পর্কে সতর্ক করার চেষ্টা করার জন্য একটি নতুন উপায়ও খুঁজে পায়, যাতে নীচের অংশটি সরিয়ে ফেলার উদ্দেশ্য অর্জন করা যায় এবং নিয়ন্ত্রণের বাইরে তাপের ঘটনাকে সম্পূর্ণরূপে নির্মূল করা যায়। ব্যবহারের ক্ষমতা লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির সম্ভাব্য হিংসাত্মক প্রভাবের পরিপ্রেক্ষিতে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির গ্যাব্রিয়েলএম ভিথ শিয়ার ঘন করার বৈশিষ্ট্য সহ একটি ইলেক্ট্রোলাইট ডিজাইন করেছেন [৪]। এই ইলেক্ট্রোলাইট অ-নিউটনিয়ান তরলের বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করে। স্বাভাবিক অবস্থায়, ইলেক্ট্রোলাইট তরল হয়। যাইহোক, যখন আকস্মিক প্রভাবের মুখোমুখি হয়, তখন এটি একটি শক্ত অবস্থা উপস্থাপন করবে, অত্যন্ত শক্তিশালী হয়ে উঠবে এবং এমনকি বুলেটপ্রুফ প্রভাব অর্জন করতে পারবে। মূল থেকে, এটি পাওয়ার লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি সংঘর্ষের সময় ব্যাটারিতে শর্ট সার্কিটের কারণে তাপীয় পলাতক হওয়ার ঝুঁকি সম্পর্কে সতর্ক করে।

2. ব্যাটারি গঠন

এর পরে, ব্যাটারি কোষের স্তর থেকে তাপীয় দৌড়ে ব্রেকগুলি কীভাবে রাখা যায় তা দেখুন। বর্তমানে, লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির কাঠামোগত নকশায় থার্মাল রনওয়ের সমস্যা বিবেচনা করা হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, 18650 ব্যাটারির উপরের কভারে সাধারণত একটি চাপ রিলিফ ভালভ থাকে, যা সময়মত ব্যাটারির অভ্যন্তরে অতিরিক্ত চাপ ছেড়ে দিতে পারে যখন থার্মাল রানঅ্যাওয়ে। দ্বিতীয়ত, ব্যাটারি কভারে ইতিবাচক তাপমাত্রা সহগ উপাদান PTC থাকবে। যখন তাপীয় পলাতক তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, তখন পিটিসি উপাদানের প্রতিরোধ ক্ষমতা কারেন্ট কমাতে এবং তাপ উৎপাদন কমাতে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পাবে। উপরন্তু, একক ব্যাটারির কাঠামোর নকশার ক্ষেত্রেও ইতিবাচক এবং নেতিবাচক খুঁটির মধ্যে অ্যান্টি-শর্ট-সার্কিট ডিজাইন বিবেচনা করা উচিত, কারণ ভুল অপারেশন, ধাতব অবশিষ্টাংশ এবং অন্যান্য কারণের ফলে ব্যাটারি শর্ট সার্কিট, নিরাপত্তা দুর্ঘটনা ঘটায়।

ব্যাটারিতে দ্বিতীয় ডিজাইনের সময়, ডায়াফ্রামটিকে আরও নিরাপদ ব্যবহার করতে হবে, যেমন উচ্চ তাপমাত্রায় তিন-স্তর সংমিশ্রণের স্বয়ংক্রিয় বন্ধ ছিদ্র ডায়াফ্রাম, তবে সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, ব্যাটারির শক্তি ঘনত্বের উন্নতির সাথে সাথে, ডায়াফ্রামের প্রবণতার অধীনে পাতলা ডায়াফ্রাম থ্রি-লেয়ার কম্পোজিট ডায়াফ্রাম ধীরে ধীরে অপ্রচলিত হয়ে পড়েছে, ডায়াফ্রামের সিরামিক আবরণ দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছে, ডায়াফ্রাম সমর্থনের উদ্দেশ্যে সিরামিক আবরণ, উচ্চ তাপমাত্রায় ডায়াফ্রামের সংকোচন হ্রাস করা, লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির তাপীয় স্থিতিশীলতা উন্নত করা এবং ঝুঁকি হ্রাস করা লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির তাপ পলাতক।

3. ব্যাটারি প্যাক তাপ নিরাপত্তা নকশা

ব্যবহারে, লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারিগুলি প্রায়শই সিরিজ এবং সমান্তরাল সংযোগের মাধ্যমে ডজন, শত বা এমনকি হাজার হাজার ব্যাটারির সমন্বয়ে গঠিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, Tesla ModelS-এর ব্যাটারি প্যাকে 7,000 18650-এর বেশি ব্যাটারি রয়েছে। যদি ব্যাটারিগুলির মধ্যে একটি তাপ নিয়ন্ত্রণ হারায়, তবে এটি ব্যাটারি প্যাকে ছড়িয়ে পড়তে পারে এবং গুরুতর পরিণতি ঘটাতে পারে৷ উদাহরণস্বরূপ, 2013 সালের জানুয়ারিতে, একটি জাপানি কোম্পানির বোয়িং 787 লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারিতে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের বোস্টনে আগুন ধরে যায়। ন্যাশনাল ট্রান্সপোর্টেশন সেফটি বোর্ডের তদন্ত অনুসারে, ব্যাটারি প্যাকে একটি 75Ah বর্গক্ষেত্র লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি সংলগ্ন ব্যাটারির তাপীয় পতন ঘটায়। ঘটনার পর, বোয়িং-এর প্রয়োজন ছিল যে সমস্ত ব্যাটারি প্যাকগুলি অনিয়ন্ত্রিত তাপীয় বিস্তার রোধ করার জন্য নতুন ব্যবস্থাগুলির সাথে সজ্জিত করা উচিত।

লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির ভিতরে তাপীয় পলাতক ছড়িয়ে পড়া রোধ করার জন্য, AllcellTechnology ফেজ পরিবর্তনের উপকরণগুলির উপর ভিত্তি করে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির জন্য একটি তাপীয় পলাতক বিচ্ছিন্নতা উপাদান PCC তৈরি করেছে [5]। মনোমার লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির মধ্যে পূর্ণ পিসিসি উপাদান, লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি প্যাকের স্বাভাবিক কাজের ক্ষেত্রে, তাপে ব্যাটারি প্যাকটি পিসিসি উপাদানের মাধ্যমে দ্রুত ব্যাটারি প্যাকের বাইরের দিকে যেতে পারে, যখন লিথিয়াম আয়নে তাপীয় পলাতক। ব্যাটারি, PCC উপাদান তার অভ্যন্তরীণ প্যারাফিন মোম গলিয়ে তাপ অনেক শোষণ করে, ব্যাটারি তাপমাত্রা আরও বৃদ্ধি প্রতিরোধ, এইভাবে ব্যাটারি প্যাক অভ্যন্তরীণ বিস্তার নিয়ন্ত্রণের বাইরে তাপ সতর্কতা. পিনপ্রিক পরীক্ষায়, পিসিসি উপাদান ব্যবহার না করে 18650টি ব্যাটারি প্যাকের 4 এবং 10টি স্ট্রিং সমন্বিত একটি ব্যাটারি প্যাকে একটি ব্যাটারির থার্মাল রনওয়ে শেষ পর্যন্ত ব্যাটারি প্যাকে 20টি ব্যাটারির তাপীয় পতন ঘটায়, যখন একটির তাপীয় পলাতক। পিসিসি উপাদান দিয়ে তৈরি ব্যাটারি প্যাকের ব্যাটারি অন্যান্য ব্যাটারি প্যাকগুলির তাপীয় পলাতক সৃষ্টি করেনি।