थर्मल प्रोटेक्शन क्या है?
थर्मल सुरक्षा वह तरीका है जिससे लिथियम {{0}आयन सेल खुद को आग पकड़ने से बचाता है। आपके द्वारा उपयोग किए गए प्रत्येक 18650 में कई सुरक्षा उपकरण होते हैं जो उस छोटी सी टॉप कैप में भरे होते हैं -पीटीसी, सीआईडी, वेंट डिस्क, काम करते हैं। वे वहां हैं क्योंकि लिथियम आयन रसायन एक छोटी सी जगह में एक टन ऊर्जा संग्रहीत करता है, और अगर आंतरिक रूप से कुछ गलत होता है तो वह ऊर्जा बाहर निकलने का रास्ता खोज लेगी।
मुझे इस उद्योग में काफी समय हो गया है, मुझे याद है जब "थर्मल रनअवे" एक घरेलू शब्द नहीं था। फिर 2006 में डेल लैपटॉप रिकॉल हुआ। सोनी ने लाखों सेल खींचे। अचानक हर कोई जानना चाहता था कि जब लिथियम आयन सेल विफल हो जाता है तो क्या होता है, और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि इसे कैसे रोका जाए।
थर्मल रनवे बनाम ओवरहीटिंग
लोग इन्हें हर समय मिलाते रहते हैं। ओवरहीटिंग तब होती है जब कोई सेल बाहरी कारणों से गर्म हो जाता है। आपने इसे गर्म कार में छोड़ दिया, चार्जर खराब हो गया, चाहे कुछ भी हो। ऊष्मा स्रोत हटा दें और कोशिका ठंडी हो जाएगी। समस्या हल हो गई।
थर्मल भगोड़ा एक बिल्कुल अलग जानवर है। सेल के अंदर कुछ विफल हो जाता है -हो सकता है कि विभाजक पंचर हो जाए, हो सकता है कि किसी विनिर्माण दोष के कारण एक नरम शॉर्ट बन जाए {{2}और सेल अपनी स्वयं की गर्मी उत्पन्न करना शुरू कर दे। वह गर्मी रासायनिक टूटने को तेज करती है, जिससे अधिक गर्मी उत्पन्न होती है, जो टूटने को और तेज कर देती है। यह एक फीडबैक लूप है. जब तक आप ध्यान दें, रुकने के लिए बहुत देर हो चुकी होती है।
कोशिका गर्म गैस और लपटें निकालती है, कभी-कभी हिंसक रूप से। एक बैटरी पैक में, एक सेल भागकर अपने पड़ोसियों को पका सकता है और एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू कर सकता है। यही कारण है कि थर्मल सुरक्षा मौजूद है।
सुरक्षा ढेर
एक बेलनाकार सेल को तोड़ें और शीर्ष टोपी को देखें। आपको वहां ढेर सारे उपकरण मिलेंगे, जिनमें से प्रत्येक को विभिन्न चरणों में समस्याओं को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
पीटीसी
पीटीसी (सकारात्मक तापमान गुणांक) डिवाइस आपकी पहली पंक्ति है। यह मूल रूप से प्रवाहकीय कणों से भरा हुआ एक पॉलिमर वेफर है। सामान्य तापमान, कम प्रतिरोध, धारा ठीक बहती है। इसे 80 डिग्री से ऊपर ले जाएं और पॉलिमर सूज जाता है, कण अलग हो जाते हैं, प्रतिरोध छत से होकर गुजरता है। करंट लगभग शून्य हो जाता है।
मुझे पीटीसी के बारे में जो पसंद है वह है उनका रीसेट होना। सेल को ठंडा करें, यह फिर से काम करता है। बाहरी शॉर्ट्स को पकड़ने के लिए अच्छा है जो जल्दी साफ हो जाते हैं।
जो चीज़ मुझे पसंद नहीं है वह यह है कि वे श्रृंखलाबद्ध स्ट्रिंग में कैसे व्यवहार करते हैं। हमने इसे कुछ साल पहले पैक परीक्षण के दौरान कठिन तरीके से सीखा था। एक सेल की पीटीसी ट्रिप हो गई, लेकिन उसके पीछे 48V स्ट्रिंग के साथ, वोल्टेज बिल्कुल सामने आ गया। सेल स्तर पर बढ़िया काम करने वाली सुरक्षा हमेशा पैक स्तर पर स्केल नहीं होती है।
विभाजक बंद
विभाजक वह पतली झिल्ली है जो लिथियम आयनों को गुजरने के दौरान आपके इलेक्ट्रोड को अलग रखती है। शटडाउन सेपरेटर में, सामग्री लगभग 130 डिग्री पर नरम हो जाती है और छिद्र सील हो जाते हैं। कोई आयन परिवहन नहीं, कोई विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं, कोई धारा नहीं।
बहुपरत डिज़ाइन{{0}पीई आंतरिक परत, पीपी बाहरी परत{{1}आपको कुछ अतिरिक्त मार्जिन देते हैं। पीई आयन प्रवाह को बंद कर देता है जबकि पीपी हर चीज को यांत्रिक रूप से थोड़ी देर अलग रखता है। आंतरिक शॉर्ट्स विकसित होने से पहले दुरुपयोग परीक्षण में हमें शायद 10-15 अतिरिक्त सेकंड मिले।
एक बात याद रखें: विभाजक वापस नहीं आते। यदि कोई सेल शटडाउन ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त गर्म हो गया है, तो वह सेल तैयार हो गया है। इसे बदलें.
सीआईडी
करंट इंटरप्ट डिवाइस दबाव पर प्रतिक्रिया करता है, तापमान पर नहीं। जब चीजें अंदर विघटित होने लगती हैं तो वे गैस उत्पन्न करती हैं। सीआईडी दो पतली डिस्क हैं जिन्हें एक साथ वेल्ड किया गया है, जो डिज़ाइन के आधार पर आंतरिक दबाव काफी अधिक होने पर अलग हो जाती हैं।
यह एक स्थायी वियोग है. जब तक कोई सेल इतनी अधिक गैस उत्पन्न कर रहा होता है, तब तक वह उपयोग से परे क्षतिग्रस्त हो चुका होता है। आप इसे सर्किट से बाहर करना चाहते हैं.
बाहर निकलने देना
अखिरी सहारा। यदि सीआईडी सक्रियण के बाद भी दबाव बढ़ता रहता है, तो वेंट डिस्क फट जाती है और गैसें बाहर निकल जाती हैं। बाहर आने वाला सामान ज्वलनशील और जहरीला होता है, लेकिन नियंत्रित निकास अनियंत्रित टूटने को रोकता है। हम सभी ने सेलों के पटाखों की तरह बजने के वीडियो देखे हैं-बिना उचित निकास के ऐसा ही होता है।
बीएमएस परत
सेल स्तर की सुरक्षा तेजी से विफलताओं को संभालती है। बैटरी प्रबंधन प्रणाली बाकी सभी चीजों को संभालती है {{2}पैक तापमान की निगरानी करना, चीजें गर्म होने पर थ्रॉटलिंग चार्ज दर, सेंसर रीडिंग सीमा से बाहर जाने पर कॉन्टैक्टर्स को डिस्कनेक्ट करना।
दोनों प्रणालियाँ एक दूसरे की पूरक हैं। बीएमएस धीमी गति से विकसित होने वाली समस्याओं को पकड़ता है जिन्हें अच्छे थर्मल प्रबंधन से रोका जा सकता है। सेल स्तर के उपकरण तेजी से आंतरिक विफलताओं को पकड़ते हैं जिन्हें सतह सेंसर समय पर पता नहीं लगा सकते हैं।
रसायन विज्ञान एक अंतर बनाता है
जब थर्मल स्थिरता की बात आती है तो सभी लिथियम आयन समान नहीं बनाए जाते हैं। आपके कोबाल्ट{{2}आधारित रसायन{{3}एलसीओ, एनएमसी{{4}में अत्यधिक ऊर्जा घनत्व है, लेकिन वे थर्मल रूप से संवेदनशील हैं। ऊंचे तापमान पर कोबाल्ट ऑक्सीजन बंधन टूट जाता है और ऑक्सीजन छोड़ता है जो प्रतिक्रिया को बढ़ावा देता है।
एलएफपी अधिक क्षमाशील है। थर्मल तनाव के तहत लौह -फॉस्फेट संरचना बेहतर ढंग से एक साथ टिकी रहती है। सामान्य ऑपरेशन और खतरे वाले क्षेत्र के बीच आपके पास अधिक गुंजाइश है। वही सुरक्षा उपकरण, लेकिन वे किनारे के करीब काम नहीं कर रहे हैं।
यह इस बात का एक बड़ा हिस्सा है कि एलएफपी ने सामग्री प्रबंधन पर कब्ज़ा क्यों कर लिया है। फोर्कलिफ्ट कठिन जीवन जीते हैं {{1}तेज चार्जिंग, तापमान में उतार-चढ़ाव, कभी-कभार दुर्व्यवहार। आप एक ऐसा रसायन चाहते हैं जो इसे ले सके। सभी पोलिनोवेल पैक ठीक इसी कारण से एलएफपी कोशिकाओं के साथ बनाए गए हैं।
