ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ಮತ್ತು ವಸ್ತು ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

ಇಂದು, ವಿವಿಧ ಕಾರು ಕಂಪನಿಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಬಳಸುತ್ತಿವೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿದೆ, ಆದರೆ ಜನರು ಇನ್ನೂ ವಿದ್ಯುತ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಸುರಕ್ಷತೆಯಿಂದ ಬಣ್ಣಬಣ್ಣದವರಾಗಿದ್ದಾರೆ ಮತ್ತು ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಸುರಕ್ಷತೆಗೆ ಉತ್ತಮ ಪರಿಹಾರವಲ್ಲ. ಉಷ್ಣ ರನ್‌ಅವೇ ವಿದ್ಯುತ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಮುಖ್ಯ ಸಂಶೋಧನಾ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುವುದು ಯೋಗ್ಯವಾಗಿದೆ.

ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ಎಂದರೇನು ಎಂಬುದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳೋಣ. ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ಎನ್ನುವುದು ವಿವಿಧ ಪ್ರಚೋದಕಗಳಿಂದ ಪ್ರಚೋದಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಒಂದು ಸರಪಳಿ ಕ್ರಿಯೆಯ ವಿದ್ಯಮಾನವಾಗಿದ್ದು, ಕಡಿಮೆ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯಿಂದ ಹೊರಸೂಸಲ್ಪಟ್ಟ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಾಖ ಮತ್ತು ಹಾನಿಕಾರಕ ಅನಿಲಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿ ಬೆಂಕಿಯನ್ನು ಹಿಡಿಯಲು ಮತ್ತು ಗಂಭೀರ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಫೋಟಗೊಳ್ಳಲು ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ಸಂಭವಿಸಲು ಹಲವು ಕಾರಣಗಳಿವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಅಧಿಕ ಬಿಸಿಯಾಗುವುದು, ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜಿಂಗ್, ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್, ಡಿಕ್ಕಿ, ಇತ್ಯಾದಿ. ಬ್ಯಾಟರಿ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ಕೋಶದಲ್ಲಿನ ಋಣಾತ್ಮಕ SEI ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ವಿಭಜನೆಯಿಂದ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಡಯಾಫ್ರಾಮ್‌ನ ವಿಭಜನೆ ಮತ್ತು ಕರಗುವಿಕೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಋಣಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್, ನಂತರ ಧನಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಎರಡರ ಕೊಳೆಯುವಿಕೆ, ಹೀಗೆ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತದೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸುಡುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ನಂತರ ಇತರ ಕೋಶಗಳಿಗೆ ಹರಡುತ್ತದೆ, ಗಂಭೀರವಾದ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣ ಬ್ಯಾಟರಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ದಹನವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.

ಉಷ್ಣ ಸೋರಿಕೆಗೆ ಕಾರಣಗಳನ್ನು ಆಂತರಿಕ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯ ಕಾರಣಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು. ಆಂತರಿಕ ಕಾರಣಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ; ಬಾಹ್ಯ ಕಾರಣಗಳು ಯಾಂತ್ರಿಕ ನಿಂದನೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಂದನೆ, ಉಷ್ಣ ನಿಂದನೆ ಇತ್ಯಾದಿಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ.

ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಧನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಟರ್ಮಿನಲ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ನೇರ ಸಂಪರ್ಕವಾದ ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್, ಸಂಪರ್ಕದ ಮಟ್ಟ ಮತ್ತು ನಂತರದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಪ್ರಚೋದಿಸಲ್ಪಡುವಲ್ಲಿ ಬಹಳ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ದುರುಪಯೋಗದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಬೃಹತ್ ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ನೇರವಾಗಿ ಉಷ್ಣ ರನ್‌ಅವೇಯನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ತಾವಾಗಿಯೇ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದುವ ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅದು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಶಾಖವು ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದು ಅದು ತಕ್ಷಣವೇ ಉಷ್ಣ ರನ್‌ಅವೇಯನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಆಂತರಿಕ ಸ್ವ-ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದನಾ ದೋಷಗಳು, ಹೆಚ್ಚಿದ ಆಂತರಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧದಂತಹ ಬ್ಯಾಟರಿ ವಯಸ್ಸಾಗುವಿಕೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿವಿಧ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಕ್ಷೀಣತೆ, ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಸೌಮ್ಯ ದುರುಪಯೋಗದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ನಿಕ್ಷೇಪಗಳು ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಸಮಯ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಅಂತಹ ಆಂತರಿಕ ಕಾರಣಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನ ಅಪಾಯವು ಕ್ರಮೇಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

ಯಾಂತ್ರಿಕ ದುರುಪಯೋಗವು, ಬಾಹ್ಯ ಬಲದ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿ ಮಾನೋಮರ್ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಪ್ಯಾಕ್‌ನ ವಿರೂಪ ಮತ್ತು ಅದರ ವಿವಿಧ ಭಾಗಗಳ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸ್ಥಳಾಂತರವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಕೋಶದ ವಿರುದ್ಧದ ಮುಖ್ಯ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿ ಡಿಕ್ಕಿ, ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಪಂಕ್ಚರ್ ಸೇರಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ವಾಹನವು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಸ್ಪರ್ಶಿಸಿದ ವಿದೇಶಿ ವಸ್ತುವು ನೇರವಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಆಂತರಿಕ ಡಯಾಫ್ರಾಮ್‌ನ ಕುಸಿತಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು, ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿಯೊಳಗೆ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ದಹನವನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಿತು.

ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ದುರುಪಯೋಗವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಾಹ್ಯ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್, ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್, ಓವರ್‌ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಹಲವಾರು ರೂಪಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜ್‌ನಿಂದ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ಆಗಿ ಬೆಳೆಯುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯಿದೆ. ವಿಭಿನ್ನ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಎರಡು ವಾಹಕಗಳನ್ನು ಸೆಲ್‌ನ ಹೊರಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದಾಗ ಬಾಹ್ಯ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಬ್ಯಾಟರಿ ಪ್ಯಾಕ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಬಾಹ್ಯ ಶಾರ್ಟ್‌ಗಳು ವಾಹನಗಳ ಡಿಕ್ಕಿ, ನೀರಿನ ಮುಳುಗುವಿಕೆ, ವಾಹಕ ಮಾಲಿನ್ಯ ಅಥವಾ ನಿರ್ವಹಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಆಘಾತದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿರೂಪತೆಯ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿರಬಹುದು. ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ, ಬಾಹ್ಯ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುವ ಶಾಖವು ಪಂಕ್ಚರ್‌ಗೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ. ಬಾಹ್ಯ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮತ್ತು ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ನಡುವಿನ ಪ್ರಮುಖ ಕೊಂಡಿಯು ಅಧಿಕ ಬಿಸಿಯಾಗುವ ಹಂತವನ್ನು ತಲುಪುವ ತಾಪಮಾನವಾಗಿದೆ. ಬಾಹ್ಯ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಶಾಖವನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಕರಗಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದಿದ್ದಾಗ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಉಷ್ಣತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವು ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ಅನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಕರೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಕಡಿತಗೊಳಿಸುವುದು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಾಖವನ್ನು ಹೊರಹಾಕುವುದು ಬಾಹ್ಯ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮತ್ತಷ್ಟು ಹಾನಿಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವುದನ್ನು ತಡೆಯುವ ಮಾರ್ಗಗಳಾಗಿವೆ. ಅದರ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ತುಂಬಿರುವುದರಿಂದ ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ವಿದ್ಯುತ್ ದುರುಪಯೋಗದ ಅತ್ಯುನ್ನತ ಅಪಾಯಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಶಾಖ ಮತ್ತು ಅನಿಲದ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಓವರ್‌ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಎರಡು ಸಾಮಾನ್ಯ ಲಕ್ಷಣಗಳಾಗಿವೆ. ಶಾಖ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಓಮಿಕ್ ಶಾಖ ಮತ್ತು ಅಡ್ಡ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಅತಿಯಾದ ಲಿಥಿಯಂ ಎಂಬೆಡಿಂಗ್‌ನಿಂದಾಗಿ ಲಿಥಿಯಂ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ಗಳು ಆನೋಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಬೆಳೆಯುತ್ತವೆ.