थर्मल रनवे: स्वयं -हीटिंग रिएक्शन चेन और कुंजी ट्रिगर
थर्मल भगोड़ा मेंलिथियम-आयन बैटरी सेलएक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया श्रृंखलाओं द्वारा संचालित एक स्व-स्थायी सकारात्मक प्रतिक्रिया लूप का प्रतिनिधित्व करता है। जैसे-जैसे आंतरिक तापमान बढ़ता है, माध्यमिक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाएं शुरू हो जाती हैं, जिससे अतिरिक्त गर्मी निकलती है जो तापमान को और बढ़ा देती है और अधिक गंभीर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सक्रिय करती है। यदि अनियंत्रित छोड़ दिया जाता है, तो यह बढ़ती हुई स्व-तापमान घटना अनिवार्य रूप से भयावह विफलता की ओर ले जाती है, जिसमें तीव्र आग या विस्फोट भी शामिल हैं।
यह खतरनाक प्रक्रिया तीन प्राथमिक दुरुपयोग तरीकों से उत्पन्न होती है: यांत्रिक दुरुपयोग (उदाहरण के लिए, नाखून घुसना, गंभीर प्रभाव, या कुचलना), विद्युत दुरुपयोग (जैसे ओवरचार्जिंग, ओवर -डिस्चार्जिंग, या बाहरी शॉर्ट सर्किट), और थर्मल दुरुपयोग (उच्च परिवेश तापमान या शीतलन प्रणाली विफलताओं के संपर्क में)। इनमें से, आंतरिक शॉर्ट सर्किट सबसे सूक्ष्म और खतरनाक विफलता मोड बने हुए हैं, क्योंकि स्थानीय दोष अक्सर मानक पहचान को तब तक दरकिनार कर देते हैं जब तक कि बेकाबू गर्मी उत्पादन शुरू नहीं हो जाता।
लिथियम-आयन कोशिकाओं में तीन-स्टेज डिग्रेडेशन पाथवे
थर्मल रनवे की ओर प्रगति तीन अलग-अलग तापमान सीमाओं में सामने आती है। प्रारंभिक चरण सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेज़ (SEI) परत के टूटने के साथ लगभग 90-120 डिग्री पर शुरू होता है। यह अपघटन गर्मी छोड़ता है और प्रतिक्रियाशील एनोड सतह को सीधे कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट में उजागर करता है, जिससे कोशिका संरचना के भीतर बेसलाइन थर्मल अस्थिरता तेज हो जाती है।
दूसरे चरण (120-200 डिग्री) में, खुला एनोड इलेक्ट्रोलाइट के साथ तीव्रता से प्रतिक्रिया करता है जबकि विभाजक पिघलना शुरू कर देता है (पॉलीथीन विभाजक आमतौर पर 130 डिग्री के करीब ढह जाते हैं)। इस टूटने से बड़े पैमाने पर आंतरिक शॉर्ट सर्किट होते हैं और आंतरिक प्रतिरोध में तेजी से वृद्धि होती है।
200 डिग्री के बाद, तीसरा चरण हावी हो जाता है: कैथोड सामग्री विघटित हो जाती है और ऑक्सीजन छोड़ती है, जिससे इलेक्ट्रोलाइट के साथ हिंसक दहन प्रतिक्रियाएं शुरू हो जाती हैं। इस महत्वपूर्ण चरण के दौरान क्षणिक ताप उत्पादन तुरंत किलोवाट स्तर तक पहुंच सकता है।
बीएमएस प्रारंभिक चेतावनी और प्रणाली-स्तरीय सुरक्षा रणनीतियाँ
इन जोखिमों को कम करने के लिए, बैटरी प्रबंधन सिस्टम (बीएमएस) विशिष्ट विशेषता मापदंडों की वास्तविक समय निगरानी पर भरोसा करते हैं। कोर डिटेक्शन मेट्रिक्स में अचानक वोल्टेज गिरना, गैस उत्पादन दबाव और तेज तापमान वृद्धि शामिल है। इन प्रारंभिक संकेतकों की पहचान करने से पूरे मॉड्यूल में थर्मल प्रसार फैलने से पहले सुरक्षा अलर्ट जारी करने के लिए महत्वपूर्ण समय मिलता है।