დღესდღეობით, სხვადასხვა საავტომობილო კომპანია ფართო მასშტაბით იყენებს ლითიუმის აკუმულატორებს ელექტრო აკუმულატორებში და ენერგიის სიმკვრივე სულ უფრო და უფრო იზრდება, თუმცა ხალხი კვლავ შეშფოთებულია ელექტრო აკუმულატორების უსაფრთხოებით და ეს არ წარმოადგენს აკუმულატორების უსაფრთხოების კარგ გადაწყვეტას. თერმული გაქცევა ელექტრო აკუმულატორების უსაფრთხოების მთავარი კვლევის ობიექტია და მასზე ყურადღების გამახვილება ღირს.
პირველ რიგში, მოდით გავიგოთ, რა არის თერმული გადინება. თერმული გადინება არის ჯაჭვური რეაქციის ფენომენი, რომელიც სხვადასხვა ტრიგერით არის გამოწვეული, რაც იწვევს დიდი რაოდენობით სითბოს და მავნე აირების გამოყოფას აკუმულატორის მიერ მოკლე დროში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ბატარეის აალება და აფეთქება სერიოზულ შემთხვევებში. თერმული გადინების წარმოშობის მრავალი მიზეზი არსებობს, როგორიცაა გადახურება, გადატენვა, შიდა მოკლე ჩართვა, შეჯახება და ა.შ. აკუმულატორის თერმული გადინება ხშირად იწყება აკუმულატორის უჯრედში უარყოფითი SEI ფენის დაშლით, რასაც მოჰყვება დიაფრაგმის დაშლა და დნობა, რაც იწვევს უარყოფითი ელექტროდის და ელექტროლიტის დაშლას, რასაც მოჰყვება როგორც დადებითი ელექტროდის, ასევე ელექტროლიტის დაშლა, რითაც იწვევს ფართომასშტაბიან შიდა მოკლე ჩართვას, რაც იწვევს ელექტროლიტის წვას, რომელიც შემდეგ ვრცელდება სხვა უჯრედებზე, იწვევს სერიოზულ თერმულ გადინებას და საშუალებას აძლევს მთელ აკუმულატორს წარმოქმნას სპონტანური წვა.
თერმული გადინების მიზეზები შეიძლება დაიყოს შიდა და გარე მიზეზებად. შიდა მიზეზები ხშირად გამოწვეულია შიდა მოკლე ჩართვით; გარე მიზეზები კი - მექანიკური დაზიანებით, ელექტრო დაზიანებით, თერმული დაზიანებით და ა.შ.
შიდა მოკლე ჩართვა, რომელიც წარმოადგენს აკუმულატორის დადებით და უარყოფით ტერმინალებს შორის პირდაპირ კონტაქტს, მნიშვნელოვნად განსხვავდება კონტაქტის ხარისხითა და შემდგომი რეაქციით. როგორც წესი, მექანიკური და თერმული დაზიანებით გამოწვეული მასიური შიდა მოკლე ჩართვა პირდაპირ იწვევს თერმული გადინებას. ამის საპირისპიროდ, თავისით განვითარებული შიდა მოკლე ჩართვა შედარებით მცირეა და მის მიერ გამოყოფილი სითბო იმდენად მცირეა, რომ დაუყოვნებლივ არ იწვევს თერმულ გადინებას. შიდა თვითგანვითარება ხშირად მოიცავს წარმოების დეფექტებს, აკუმულატორის დაბერებით გამოწვეულ სხვადასხვა თვისებების გაუარესებას, როგორიცაა შიდა წინააღმდეგობის გაზრდა, ლითიუმის მეტალის დეპოზიტები, რომლებიც გამოწვეულია ხანგრძლივი მსუბუქი არასწორი გამოყენებით და ა.შ. დროის გასვლასთან ერთად, ასეთი შიდა მიზეზებით გამოწვეული შიდა მოკლე ჩართვის რისკი თანდათან გაიზრდება.
მექანიკური ძალადობა გულისხმობს ლითიუმის აკუმულატორის მონომერისა და აკუმულატორის დეფორმაციას გარე ძალის ზემოქმედების ქვეშ და მისი სხვადასხვა ნაწილის შედარებით გადაადგილებას. ელექტრო ელემენტის ზემოქმედების ძირითადი ფორმებია შეჯახება, ექსტრუზია და გახვრეტა. მაგალითად, უცხო ობიექტმა, რომელსაც მაღალი სიჩქარით მოძრავი სატრანსპორტო საშუალება შეეხო, პირდაპირ გამოიწვია აკუმულატორის შიდა დიაფრაგმის კოლაფსი, რამაც თავის მხრივ გამოიწვია მოკლე ჩართვა აკუმულატორში და მოკლე დროში გამოიწვია სპონტანური წვა.
ლითიუმის ბატარეების ელექტრომოხმარება ზოგადად მოიცავს გარე მოკლე ჩართვას, გადატენვას, გადატვირთვის სხვადასხვა ფორმას, რაც, სავარაუდოდ, გადაიზრდება თერმულ გაქცევაში და გადატენვაში. გარე მოკლე ჩართვა ხდება მაშინ, როდესაც ორი დიფერენციალური წნევის მქონე გამტარი უკავშირდება უჯრედის გარეთ. ბატარეის პაკეტებში გარე მოკლე ჩართვა შეიძლება გამოწვეული იყოს ავტომობილის შეჯახებით, წყალში ჩაძირვით, გამტარის დაბინძურებით ან ელექტროშოკით ტექნიკური მომსახურების დროს. როგორც წესი, გარე მოკლე ჩართვისგან გამოყოფილი სითბო არ ათბობს ბატარეას, არამედ გახვრეტით. გარე მოკლე ჩართვასა და თერმულ გაქცევას შორის მნიშვნელოვანი კავშირია ტემპერატურა, რომელიც აღწევს გადახურების წერტილს. როდესაც გარე მოკლე ჩართვისგან გამომუშავებული სითბო კარგად არ იფანტება, ბატარეის ტემპერატურა იზრდება და მაღალი ტემპერატურა იწვევს თერმულ გაქცევას. ამიტომ, მოკლე ჩართვის დენის გათიშვა ან ზედმეტი სითბოს გაფანტვა არის გზები, რათა თავიდან აიცილოთ გარე მოკლე ჩართვამ შემდგომი დაზიანება. გადატენვა, მისი ენერგიით სავსეობის გამო, ელექტრომოხმარების ერთ-ერთი ყველაზე მაღალი საფრთხეა. სითბოს და გაზის წარმოქმნა გადატენვის პროცესის ორი გავრცელებული მახასიათებელია. სითბოს წარმოქმნა ხდება ომური სითბოს და გვერდითი რეაქციების შედეგად. პირველ რიგში, ლითიუმის დენდრიტები ანოდის ზედაპირზე იზრდება ლითიუმის ჭარბი ჩანერგვის გამო.
თერმული გაქცევისგან დაცვის ზომები:
თვითგენერირებული სითბოს ეტაპზე, ბირთვის თერმული გადინების შესაჩერებლად, ჩვენ გვაქვს ორი ვარიანტი: ერთი არის ბირთვის მასალის გაუმჯობესება და განახლება, თერმული გადინების არსი ძირითადად მდგომარეობს დადებითი და უარყოფითი ელექტროდის მასალების და ელექტროლიტის სტაბილურობაში. მომავალში, ჩვენ ასევე უნდა მივაღწიოთ უფრო მაღალ გარღვევებს კათოდის მასალის დაფარვაში, მოდიფიკაციაში, ჰომოგენური ელექტროლიტისა და ელექტროდის თავსებადობაში და ბირთვის თბოგამტარობის გაუმჯობესებაში. ან ავირჩიოთ მაღალი უსაფრთხოების მქონე ელექტროლიტი, რომელიც შეასრულებს ცეცხლგამძლე ეფექტის თამაშს. მეორეც, აუცილებელია ეფექტური თერმული მართვის გადაწყვეტილებების მიღება (PTC გამაგრილებლის გამაცხელებელი/ PTC ჰაერის გამათბობელი) გარედან ლითიუმ-იონური ბატარეის ტემპერატურის მატების შესაჩერებლად, რათა უზრუნველყოფილი იყოს, რომ უჯრედის SEI ფენა არ აიწევს გახსნის ტემპერატურამდე და, ბუნებრივია, არ მოხდება თერმული გაქცევა.
გამოქვეყნების დრო: 2023 წლის 17 მარტი
