सिंहावलोकन

लिथियम-आयन बैटरी के कारण होने वाली अधिक दुर्घटनाओं के कारण, लोग बैटरी थर्मल रन दूर के बारे में अधिक चिंतित हैं, क्योंकि एक सेल में होने वाला थर्मल रन दूर अन्य कोशिकाओं में गर्मी फैला सकता है, जिससे पूरी बैटरी प्रणाली बंद हो सकती है।

परंपरागत रूप से हम परीक्षणों के दौरान हीटिंग, पिनिंग या ओवरचार्जिंग द्वारा थर्मल रन अवे को ट्रिगर करेंगे। हालाँकि, ये विधियाँ न तो किसी निर्दिष्ट सेल में थर्मल रनवे को नियंत्रित कर सकती हैं, न ही इन्हें बैटरी सिस्टम के परीक्षणों के दौरान आसानी से लागू किया जा सकता है। हाल ही में लोग थर्मल रनवे को ट्रिगर करने के लिए नई विधि विकसित कर रहे हैं। नए IEC 62619: 2022 में प्रसार परीक्षण एक उदाहरण है, और अनुमान है कि भविष्य में इस पद्धति का व्यापक उपयोग होगा। यह आलेख कुछ नई विधियों का परिचय देने के लिए है जिन पर शोध चल रहा है।

लेजर विकिरण:

लेज़र विकिरण एक छोटे से क्षेत्र को उच्च ऊर्जा लेज़र पल्स के साथ गर्म करना है। ऊष्मा सामग्री के अंदर संचालित होगी। वेल्डिंग, कनेक्टिंग और कटिंग जैसे सामग्री प्रसंस्करण के क्षेत्रों में लेजर विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। आमतौर पर लेजर निम्न प्रकार के होते हैं:

• CO₂लेजर: कार्बन डाइऑक्साइड आणविक गैस लेजर
• सेमीकंडक्टर लेजर: GaAs या CdS से बना डायोड लेजर
• YAG लेजर: येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट से बना सोडियम लेजर
• ऑप्टिकल फाइबर: दुर्लभ पृथ्वी तत्व के साथ ग्लास फाइबर से बना लेजर

कुछ शोधकर्ता विभिन्न कोशिकाओं पर परीक्षण करने के लिए 40W, 1000nm तरंग लंबाई और 1 मिमी व्यास के लेजर का उपयोग करते हैं।

ट्रिगर न होने वाली कोशिका पर सीटी स्कैन करने से यह पता चल सकता है कि सतह पर छेद के अलावा कोई संरचनात्मक प्रभाव नहीं है। इसका मतलब है कि लेजर दिशात्मक और उच्च शक्ति वाला है, और हीटिंग क्षेत्र सटीक है। इसलिए लेज़र परीक्षण का एक अच्छा तरीका है। हम वेरिएबल को नियंत्रित कर सकते हैं, और इनपुट और आउटपुट ऊर्जा की सटीक गणना कर सकते हैं। इस बीच लेजर में हीटिंग और पिनिंग के फायदे हैं, जैसे तेज़ हीटिंग, और अधिक नियंत्रणीय। लेजर के और भी फायदे हैं जैसे:

• यह थर्मल रनवे को ट्रिगर कर सकता है और पड़ोसी कोशिकाओं को गर्म नहीं करेगा। यह थर्मल संपर्क प्रदर्शन के लिए अच्छा है

• यह आंतरिक कमी को उत्तेजित कर सकता है

• यह थर्मल रनवे को ट्रिगर करने के लिए कम समय में कम ऊर्जा और गर्मी का इनपुट कर सकता है, जिससे परीक्षण अच्छी तरह से नियंत्रण में हो जाता है।

थर्माइट प्रतिक्रिया:

थर्माइट प्रतिक्रिया में एल्युमीनियम को उच्च तापमान में धात्विक ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए तैयार किया जाता है, और एल्युमीनियम एल्युमीनियम ऑक्साइड में स्थानांतरित हो जाएगा। चूंकि एल्यूमीनियम ऑक्साइड के निर्माण की एन्थैल्पी बहुत कम (-1645kJ/mol) है, इसलिए यह बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करेगी। थर्माइट सामग्री काफी उपलब्ध है, और विभिन्न सूत्र अलग-अलग मात्रा में गर्मी उत्पन्न कर सकते हैं। इसलिए शोधकर्ता थर्माइट के साथ 10Ah पाउच के साथ परीक्षण शुरू करते हैं।

थर्माइट आसानी से थर्मल रनवे को ट्रिगर कर सकता है, लेकिन थर्मल इनपुट को नियंत्रित करना आसान नहीं है। शोधकर्ता एक ऐसा थर्मल रिएक्टर डिज़ाइन करना चाह रहे हैं जो सील हो और गर्मी को केंद्रित करने में सक्षम हो।

उच्च शक्ति क्वार्ट्ज लैंप:

सिद्धांत: एक सेल के नीचे एक उच्च-शक्ति क्वार्ट्ज लैंप रखें, और सेल और लैंप को एक प्लेट से अलग करें। प्लेट में एक छेद किया जाना चाहिए, ताकि ऊर्जा संचालन की गारंटी हो सके।

परीक्षण से पता चलता है कि थर्मल रनवे को ट्रिगर करने के लिए इसे बहुत अधिक शक्ति और लंबे समय की आवश्यकता होती है, और थर्मल की रेंज समान रूप से नहीं होती है। इसका कारण यह हो सकता है कि क्वार्ट्ज प्रकाश दिशात्मक प्रकाश नहीं है, और बहुत अधिक गर्मी का नुकसान इसे थर्मल रनवे को ट्रिगर करने में मुश्किल बनाता है। इस बीच ऊर्जा इनपुट सटीक नहीं है. आदर्श थर्मल रनअवे परीक्षण परीक्षण परिणाम पर प्रभाव को कम करने के लिए ट्रिगरिंग ऊर्जा को नियंत्रित करने और अधिशेष इनपुट मूल्य को कम करने के लिए है। इसलिए हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि क्वार्ट्ज लैंप फिलहाल उपयोगी नहीं है।

निष्कर्ष:

सेल थर्मल रनवे (जैसे हीटिंग, ओवरचार्ज और पेनेट्रेटिंग) को ट्रिगर करने की पारंपरिक विधि की तुलना में, लेजर प्रसार एक अधिक प्रभावी तरीका है, जिसमें छोटे हीटिंग क्षेत्र, कम इनपुट ऊर्जा और कम ट्रिगर समय होता है। यह सीमित क्षेत्र पर उच्च प्रभावी ऊर्जा इनपुट में योगदान देता है। यह विधि आईईसी द्वारा शुरू की गई है। हम उम्मीद कर सकते हैं कि कई देश इस पद्धति को ध्यान में रखेंगे। हालाँकि यह लेजर उपकरणों पर उच्च आवश्यकता बढ़ाता है। इसके लिए उपयुक्त लेजर स्रोत और विकिरण-रोधी उपकरणों की आवश्यकता होती है। वर्तमान में थर्मल रनवे टेस्ट के लिए पर्याप्त मामले नहीं हैं, इस विधि को अभी भी सत्यापन की आवश्यकता है।