ලිතියම් බැටරිවල අතේ ගෙන යා හැකි සහ වේගවත් ආරෝපණයේ වාසි ඇත, එබැවින් ඊයම් අම්ල බැටරි සහ අනෙකුත් ද්විතියික බැටරි තවමත් වෙළඳපොලේ සංසරණය වන්නේ ඇයි?
පිරිවැය සහ විවිධ යෙදුම් ක්ෂේත්‍රවල ගැටළු වලට අමතරව, තවත් හේතුවක් වන්නේ ආරක්ෂාවයි.
ලිතියම් යනු ලෝකයේ වඩාත්ම ක්‍රියාකාරී ලෝහයයි.එහි රසායනික ලක්ෂණ ඉතා ක්‍රියාකාරී බැවින්, ලිතියම් ලෝහ වාතයට නිරාවරණය වන විට, ඔක්සිජන් සමඟ දරුණු ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියාවක් ඇති කරයි, එබැවින් එය පිපිරීම්, දහනය සහ වෙනත් සංසිද්ධිවලට ගොදුරු වේ.මීට අමතරව, ආරෝපණය කිරීමේදී සහ විසර්ජනය කිරීමේදී ලිතියම් බැටරිය තුළද රෙඩොක්ස් ප්රතික්රියාව සිදුවනු ඇත.පිපිරුම් සහ ස්වයංසිද්ධ දහනය ප්රධාන වශයෙන් රත් කිරීමෙන් පසු ලිතියම් බැටරි සමුච්චය, විසරණය සහ මුදා හැරීම හේතු වේ.කෙටියෙන් කිවහොත්, ලිතියම් බැටරි ආරෝපණය කිරීමේ සහ විසර්ජන ක්‍රියාවලියේදී විශාල තාපයක් ජනනය කරයි, එමඟින් බැටරියේ අභ්යන්තර උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමට සහ තනි බැටරි අතර අසමාන උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමට හේතු වන අතර එමඟින් බැටරියේ අස්ථායී ක්‍රියාකාරිත්වයට හේතු වේ.
තාප ධාවන ලිතියම්-අයන බැටරියේ අනාරක්ෂිත හැසිරීම් (බැටරි අධික ලෙස ආරෝපණය කිරීම සහ අධික ලෙස විසර්ජනය කිරීම, වේගවත් ආරෝපණය සහ විසර්ජනය, කෙටි පරිපථය, යාන්ත්‍රික අපයෝජන තත්ත්වයන්, අධික උෂ්ණත්ව තාප කම්පනය, ආදිය) බැටරිය තුළ භයානක අතුරු ප්‍රතික්‍රියා අවුලුවාලීමට සහ තාපය ජනනය කිරීමට ඉඩ ඇත. සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය සහ ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩ මතුපිට නිෂ්ක්රීය චිත්රපටය සෘජුවම හානි කරයි.
ලිතියම් අයන බැටරිවල තාප ධාවන අනතුරු අවුලුවාලීමට බොහෝ හේතු තිබේ.ප්‍රේරකයේ ලක්ෂණ අනුව එය යාන්ත්‍රික අපයෝජන ප්‍රේරක, විද්‍යුත් අපයෝජන ප්‍රේරක සහ තාප අපයෝජන ප්‍රේරක ලෙස බෙදිය හැකිය.යාන්ත්‍රික අපයෝජනය: වාහන ගැටීම නිසා කටු චිකිත්සාව, පිටකිරීම් සහ බර වස්තු බලපෑමට යොමු කරයි;විදුලි අපයෝජනය: සාමාන්‍යයෙන් සිදුවන්නේ කෙටි පරිපථය, අධික ආරෝපණය සහ අධික ලෙස විසර්ජනය ඇතුළුව අනිසි වෝල්ටීයතා කළමනාකරණය හෝ විද්‍යුත් සංරචක බිඳවැටීම නිසා ය;තාප අපයෝජනය: නුසුදුසු උෂ්ණත්ව කළමනාකරණය නිසා ඇතිවන අධික උනුසුම් වීම නිසා ඇතිවේ.
මෙම ප්‍රේරක ක්‍රම තුන එකිනෙකට සම්බන්ධයි.යාන්ත්‍රික අපයෝජනය සාමාන්‍යයෙන් බැටරි ප්රාචීරය විරූපණයට හෝ කැඩීමට හේතු වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස බැටරියේ ධන සහ ඍණ ධ්‍රැව සහ කෙටි පරිපථය අතර ඍජු සම්බන්ධතා ඇති වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස විදුලි අපයෝජන සිදු වේ;කෙසේ වෙතත්, විදුලි අපයෝජන තත්ත්වය යටතේ, ජූල් තාපය වැනි තාප උත්පාදනය වැඩි වන අතර, බැටරි උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමට හේතු වන අතර, එය තාප අපයෝජනය දක්වා වර්ධනය වී, බැටරිය තුළ දාම ආකාරයේ තාප උත්පාදන අතුරු ප්රතික්රියාව තවදුරටත් අවුලුවන අතර අවසානයේ සිදුවීමට හේතු වේ. බැටරි තාප ධාවන
Battery thermal Runaway හටගන්නේ බැටරියේ තාප උත්පාදන අනුපාතය තාප විසර්ජන අනුපාතයට වඩා බෙහෙවින් වැඩි වීම සහ තාපය විශාල වශයෙන් එකතු වී ඇති නමුත් නියමිත වේලාවට විසුරුවා හැරීම නොවේ.සාරය වශයෙන්, "තාප පැනීම" යනු ධනාත්මක බලශක්ති ප්‍රතිපෝෂණ චක්‍ර ක්‍රියාවලියකි: ඉහළ යන උෂ්ණත්වය පද්ධතිය උණුසුම් වීමට හේතු වන අතර පද්ධතිය උණුසුම් වූ පසු උෂ්ණත්වය ඉහළ යනු ඇත, එමඟින් පද්ධතිය උණුසුම් වනු ඇත.
තාප පැනීමේ ක්‍රියාවලිය: බැටරි අභ්යන්තර උෂ්ණත්වය ඉහළ යන විට, SEI පටලයේ මතුපිට ඇති SEI පටලය අධික උෂ්ණත්වය යටතේ දිරාපත් වේ, මිනිරන් තුළට කාවැදී ඇති ලිතියම් අයන ඉලෙක්ට්රෝලය සහ බන්ධකය සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කර බැටරි උෂ්ණත්වය තවදුරටත් ඉහළ නංවයි. 150 ℃ දක්වා වන අතර, මෙම උෂ්ණත්වයේ දී නව ප්‍රචණ්ඩ බාහිර තාප ප්‍රතික්‍රියාවක් සිදුවනු ඇත.බැටරියේ උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 200 ට වඩා වැඩි වූ විට, කැතෝඩ ද්රව්ය වියෝජනය වී විශාල තාපයක් සහ වායුවක් මුදා හරින අතර බැටරිය පිම්බීමට පටන් ගෙන අඛණ්ඩව රත් වේ.ලිතියම් එබ්බවූ ඇනෝඩය 250-350 ℃ දී ඉලෙක්ට්රෝලය සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කිරීමට පටන් ගත්තේය.ආරෝපිත කැතෝඩ ද්රව්ය ප්‍රචණ්ඩ වියෝජන ප්‍රතික්‍රියාවකට ලක් වීමට පටන් ගන්නා අතර, ඉලෙක්ට්රෝලය ප්‍රචණ්ඩ ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියාවකට භාජනය වන අතර, විශාල තාප ප්‍රමාණයක් මුදා හරිමින්, අධික උෂ්ණත්වයක් සහ විශාල වායු ප්‍රමාණයක් ජනනය කරයි, බැටරියේ දහනය හා පිපිරීම් ඇති කරයි.
අධික ලෙස ආරෝපණය කිරීමේදී ලිතියම් ඩෙන්ඩ්රයිට් වර්ෂාපතනයේ ගැටලුව: ලිතියම් කෝබලේට් බැටරිය සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපණය වූ පසු, ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ ලිතියම් අයන විශාල ප්‍රමාණයක් පවතී.එනම් කැතෝඩයට වැඩිපුර ලිතියම් අයන කැතෝඩයට සම්බන්ධ කර තබා ගත නොහැකි නමුත් අධික ලෙස ආරෝපණය වූ විට කැතෝඩයේ ඇති අතිරික්ත ලිතියම් අයන තවමත් කැතෝඩය වෙතට පිහිනයි.ඒවා සම්පූර්ණයෙන්ම අඩංගු විය නොහැකි නිසා කැතෝඩය මත ලිතියම් ලෝහය සෑදේ.මෙම ලිතියම් ලෝහය ඩෙන්ඩ්‍රිටික් ස්ඵටිකයක් බැවින් එය ඩෙන්ඩ්රයිට් ලෙස හැඳින්වේ.ඩෙන්ඩ්රයිට් ඉතා දිගු නම්, අභ්යන්තර කෙටි පරිපථයක් ඇති කරමින් ප්රාචීරය සිදුරු කිරීම පහසුය.විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ ප්රධාන සංඝටකය කාබනේට් වන බැවින්, එහි ජ්වලන ලක්ෂ්‍යය සහ තාපාංකය අඩු බැවින් එය අධික උෂ්ණත්වයකදී පිළිස්සීමට හෝ පුපුරා යාමට පවා ඉඩ ඇත.
එය පොලිමර් ලිතියම් බැටරියක් නම්, ඉලෙක්ට්රෝලය කොලොයිඩල් වන අතර එය වඩාත් ප්‍රචණ්ඩකාරී දහනයකට ගොදුරු වේ.මෙම ගැටළුව විසඳීම සඳහා විද්යාඥයින් ආරක්ෂිත කැතෝඩ ද්රව්ය ප්රතිස්ථාපනය කිරීමට උත්සාහ කරති.ලිතියම් මැංගනේට් බැටරියේ ද්රව්යයට යම් වාසි ඇත.ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ ලිතියම් අයන ලිතියම් කෝබලේට් වැනි ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ යම් යම් අපද්‍රව්‍ය තිබීම වෙනුවට සම්පූර්ණ ආරෝපණ තත්ත්වය යටතේ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ කාබන් කුහරයට සම්පූර්ණයෙන්ම කාවැදී ඇති බව සහතික කළ හැකි අතර එමඟින් යම් දුරකට එය උත්පාදනය වීම වළක්වයි. ඩෙන්ඩ්රයිට්.ලිතියම් මැංගනේට් වල ස්ථායී ව්‍යුහය එහි ඔක්සිකරණ කාර්ය සාධනය ලිතියම් කෝබලේට් වලට වඩා බෙහෙවින් අඩු කරයි.බාහිර කෙටි පරිපථයක් තිබුණද (අභ්යන්තර කෙටි පරිපථයකට වඩා), එය මූලික වශයෙන් ලිතියම් ලෝහ වර්ෂාපතනයෙන් සිදුවන දහනය සහ පිපිරීම් වළක්වා ගත හැකිය.ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් ඉහළ තාප ස්ථායීතාවයක් සහ ඉලෙක්ට්රෝලය අඩු ඔක්සිකරණ ධාරිතාවක් ඇති බැවින් එය ඉහළ ආරක්ෂාවක් ඇත.
ලිතියම් අයන බැටරියේ වයස්ගත දුර්වල වීම ධාරිතා දුර්වල වීම සහ අභ්යන්තර ප්‍රතිරෝධය වැඩි වීම මගින් ප්‍රකාශ වන අතර එහි අභ්යන්තර වයසට යාමේ යාන්ත්‍රණයට ධනාත්මක හා සෘණ ක්‍රියාකාරී ද්රව්ය නැතිවීම සහ පවතින ලිතියම් අයන නැතිවීම ඇතුළත් වේ.කැතෝඩ ද්රව්ය වයසට ගොස් දිරාපත් වූ විට සහ කැතෝඩයේ ධාරිතාව ප්‍රමාණවත් නොවන විට, කැතෝඩයෙන් ලිතියම් පරිණාමය වීමේ අවදානම වැඩි වේ.අධික විසර්ජන තත්ත්වය යටතේ, කැතෝඩයේ සිට ලිතියම් දක්වා විභවය 3V දක්වා ඉහළ යනු ඇත, එය තඹ ද්‍රාව්‍ය විභවයට වඩා වැඩි වන අතර එමඟින් තඹ එකතු කරන්නා විසුරුවා හැරීමට හේතු වේ.විසුරුවා හරින ලද තඹ අයන කැතෝඩ මතුපිටට අවක්ෂේප කර තඹ ඩෙන්ඩ්රයිට් සාදයි.තඹ ඩෙන්ඩ්රයිට් ප්රාචීරය හරහා ගමන් කරන අතර එමඟින් අභ්යන්තර කෙටි පරිපථයක් ඇති වන අතර එය බැටරියේ ආරක්ෂිත ක්‍රියාකාරිත්වයට බරපතල ලෙස බලපායි.
මීට අමතරව, ප්රධාන වශයෙන් අභ්යන්තර ප්‍රතිරෝධය වැඩිවීම සහ ධනාත්මක හා negative ණාත්මක ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍යවල අඩුවීම හේතුවෙන් වයස්ගත වන බැටරිවල අධික ආරෝපණ ප්‍රතිරෝධය යම් ප්‍රමාණයකට අඩු වනු ඇත, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස බැටරිවල අධික ආරෝපණ ක්‍රියාවලියේදී ජූල් තාපය වැඩි වේ.අඩු ආරෝපණයක් යටතේ, පැති ප්‍රතික්‍රියා අවුලුවාලිය හැකි අතර, එමගින් බැටරිවල තාප දිවීම සිදුවේ.තාප ස්ථායීතාවය අනුව, කැතෝඩයෙන් ලිතියම් පරිණාමය බැටරියේ තාප ස්ථායීතාවයේ තියුනු පහත වැටීමකට තුඩු දෙනු ඇත.
වචනයෙන් කියනවා නම්, වයසට ගිය බැටරියේ ආරක්ෂිත කාර්ය සාධනය බෙහෙවින් අඩු වනු ඇත, එය බැටරියේ ආරක්ෂාව බරපතල ලෙස අනතුරේ හෙළනු ඇත.වඩාත්ම පොදු විසඳුම වන්නේ බැටරි බලශක්ති ගබඩා පද්ධතිය බැටරි කළමනාකරණ පද්ධතියකින් (BMS) සන්නද්ධ කිරීමයි.උදාහරණයක් ලෙස, Tesla Model S හි භාවිතා වන 8000 18650 බැටරි මඟින් බැටරියේ විවිධ භෞතික පරාමිතීන් තත්‍ය කාලීනව අධීක්ෂණය කිරීම, බැටරි භාවිත තත්ත්වය තක්සේරු කිරීම සහ එහි බැටරි කළමනාකරණ පද්ධතිය හරහා මාර්ගගත රෝග විනිශ්චය සහ පූර්ව අනතුරු ඇඟවීම සිදු කළ හැකිය.ඒ සමගම, විසර්ජන සහ පූර්ව ආරෝපණ පාලනය, බැටරි ශේෂ කළමනාකරණය සහ තාප කළමනාකරණය ද සිදු කළ හැකිය.
පසු කාලය: දෙසැම්බර්-02-2022