Bu gün müxtəlif avtomobil şirkətləri litium batareyalarından geniş miqyasda enerji batareyalarında istifadə edirlər və enerji sıxlığı getdikcə artır, lakin insanlar hələ də enerji batareyalarının təhlükəsizliyi ilə maraqlanırlar və bu, batareyaların təhlükəsizliyi üçün yaxşı bir həll yolu deyil. Termal qaçış enerji batareyası təhlükəsizliyinin əsas tədqiqat obyektidir və buna diqqət yetirməyə dəyər.
Əvvəlcə istilik qaçışının nə olduğunu anlayaq. İstilik qaçışı müxtəlif tetikleyiciler tərəfindən tetiklenen zəncirvari reaksiya fenomeni olub, batareyanın qısa müddət ərzində çoxlu miqdarda istilik və zərərli qazlar yaymasına səbəb olur ki, bu da hətta ciddi hallarda batareyanın alovlanmasına və partlamasına səbəb ola bilər. İstilik qaçışının baş verməsinin bir çox səbəbi var, məsələn, həddindən artıq istiləşmə, həddindən artıq doldurma, daxili qısaqapanma, toqquşma və s. Batareyanın istilik qaçışı tez-tez batareya elementindəki mənfi SEI təbəqəsinin parçalanmasından başlayır, ardınca diafraqmanın parçalanması və əriməsi ilə nəticələnir, mənfi elektrod və elektrolit əmələ gəlir, ardınca həm müsbət elektrodun, həm də elektrolitin parçalanması baş verir və beləliklə, genişmiqyaslı daxili qısaqapanma baş verir və elektrolitin yanmasına səbəb olur, sonra isə digər elementlərə yayılır, ciddi istilik qaçışına səbəb olur və bütün batareya blokunun spontan yanmasına imkan verir.
İstilik sızmasının səbəbləri daxili və xarici səbəblərə bölünə bilər. Daxili səbəblər çox vaxt daxili qısaqapanmalardan; xarici səbəblər isə mexaniki istismar, elektrik istismarı, istilik istismarı və s.-dən qaynaqlanır.
Batareyanın müsbət və mənfi terminalları arasında birbaşa təmas olan daxili qısaqapanma təmas dərəcəsi və sonrakı reaksiyanın tetiklenmesi baxımından çox dəyişir. Adətən mexaniki və istilik sui-istifadəsi nəticəsində yaranan kütləvi daxili qısaqapanma birbaşa istilik sızmasına səbəb olur. Bunun əksinə olaraq, öz-özünə yaranan daxili qısaqapanmalar nisbətən azdır və onun yaratdığı istilik o qədər azdır ki, dərhal istilik sızmasına səbəb olmur. Daxili özünüinkişaf adətən istehsal qüsurlarını, batareyanın yaşlanması nəticəsində yaranan müxtəlif xüsusiyyətlərin pisləşməsini, məsələn, artan daxili müqaviməti, uzunmüddətli yüngül sui-istifadə nəticəsində yaranan litium metal çöküntülərini və s. əhatə edir. Zaman toplandıqca, bu cür daxili səbəblərdən yaranan daxili qısaqapanma riski tədricən artacaq.
Mexaniki sui-istifadə, litium batareya monomerinin və batareya blokunun xarici qüvvənin təsiri altında deformasiyasını və özünün müxtəlif hissələrinin nisbi yerdəyişməsini ifadə edir. Elektrik elementinə qarşı əsas formalara toqquşma, ekstruziya və deşilmə daxildir. Məsələn, nəqliyyat vasitəsinin yüksək sürətlə toxunduğu yad cisim birbaşa batareyanın daxili diafraqmasının çökməsinə səbəb olur və bu da öz növbəsində batareyada qısaqapanmaya səbəb olur və qısa müddət ərzində spontan yanmaya səbəb olur.
Litium batareyalarının elektrik enerjisindən sui-istifadəsi ümumiyyətlə xarici qısaqapanma, həddindən artıq doldurma, həddindən artıq boşalma kimi bir neçə formanı əhatə edir ki, bu da çox güman ki, həddindən artıq doldurulma üçün istilik qaçışına çevriləcək. Xarici qısaqapanma fərqli təzyiqə malik iki keçirici elementin xaricində birləşdirildikdə baş verir. Batareya bloklarındakı xarici qısaqapanmalar, nəqliyyat vasitələrinin toqquşması, suya batırılması, keçiricinin çirklənməsi və ya texniki xidmət zamanı elektrik şoku nəticəsində yaranan deformasiyaya görə ola bilər. Tipik olaraq, xarici qısaqapanmadan ayrılan istilik batareyanı deşilmədən fərqli olaraq qızdırmır. Xarici qısaqapanma ilə istilik qaçışı arasındakı vacib əlaqə, temperaturun həddindən artıq istiləşmə nöqtəsinə çatmasıdır. Xarici qısaqapanmanın yaratdığı istilik yaxşı yayıla bilmədikdə batareyanın temperaturu yüksəlir və yüksək temperatur istilik qaçışına səbəb olur. Buna görə də, qısaqapanma cərəyanını kəsmək və ya artıq istiliyi yaymaq xarici qısaqapanmanın daha çox zərər verməsinin qarşısını almağın yollarıdır. Həddindən artıq doldurma, enerji ilə dolu olduğuna görə, elektrik enerjisindən sui-istifadənin ən böyük təhlükələrindən biridir. İstilik və qazın əmələ gəlməsi həddindən artıq doldurma prosesinin iki ümumi xüsusiyyətidir. İstilik yaranması omik istilik və yan reaksiyalardan qaynaqlanır. Birincisi, həddindən artıq litium yerləşdirilməsi səbəbindən litium dendritləri anod səthində böyüyür.
İstilik sızmasından qorunma tədbirləri:
Öz-özünə yaranan istilik mərhələsində nüvənin istilik sızmasının qarşısını almaq üçün iki seçimimiz var: biri nüvənin materialını təkmilləşdirmək və təkmilləşdirməkdir, istilik sızmasının mahiyyəti əsasən müsbət və mənfi elektrod materiallarının və elektrolitin sabitliyindədir. Gələcəkdə katod materialının örtülməsi, modifikasiyası, homogen elektrolit və elektrodun uyğunluğu və nüvənin istilik keçiriciliyinin yaxşılaşdırılmasında daha yüksək irəliləyişlər etməliyik. Və ya alov gecikdirici təsirini oynamaq üçün yüksək təhlükəsizliyə malik elektrolit seçin. İkincisi, səmərəli istilik idarəetmə həllərinin qəbul edilməsi lazımdır (PTC Soyuducu Qızdırıcısı/ PTC Hava Qızdırıcısı) Li-ion batareyasının temperatur artımını yatırmaq üçün xaricdən, elementin SEI filminin həll olma temperaturuna qalxmamasını və təbii ki, istilik qaçışının baş verməməsini təmin etmək üçün.
Yazı vaxtı: 17 Mart 2023
