موجودہ لیتھیم بیٹری سیفٹی ٹیسٹ میں اوور چارجنگ سب سے مشکل آئٹمز میں سے ایک ہے، اس لیے اوور چارجنگ کے طریقہ کار اور اوور چارجنگ کو روکنے کے لیے موجودہ اقدامات کو سمجھنا ضروری ہے۔
تصویر 1 NCM+LMO/Gr سسٹم بیٹری کی وولٹیج اور درجہ حرارت کے منحنی خطوط ہے جب یہ زیادہ چارج ہوتی ہے۔وولٹیج 5.4V پر زیادہ سے زیادہ تک پہنچ جاتا ہے، اور پھر وولٹیج گر جاتا ہے، بالآخر تھرمل بھاگنے کا سبب بنتا ہے۔ٹرنری بیٹری کے اوور چارج کے وولٹیج اور درجہ حرارت کے منحنی خطوط اس سے بہت ملتے جلتے ہیں۔
جب لیتھیم بیٹری زیادہ چارج ہوتی ہے تو یہ گرمی اور گیس پیدا کرے گی۔حرارت میں اوہامک حرارت اور ضمنی رد عمل سے پیدا ہونے والی حرارت شامل ہے، جن میں سے اوہمک حرارت اہم ہے۔اوور چارجنگ کی وجہ سے بیٹری کا ضمنی ردعمل سب سے پہلے یہ ہے کہ منفی الیکٹروڈ میں اضافی لتیم ڈالا جاتا ہے، اور لیتھیم ڈینڈرائٹس منفی الیکٹروڈ کی سطح پر بڑھیں گے (N/P تناسب لتیم ڈینڈرائٹ کی ترقی کے ابتدائی SOC کو متاثر کرے گا)۔دوسرا یہ کہ مثبت الیکٹروڈ سے اضافی لیتھیم نکالا جاتا ہے، جس سے مثبت الیکٹروڈ کی ساخت ٹوٹ جاتی ہے، حرارت خارج ہوتی ہے اور آکسیجن خارج ہوتی ہے۔آکسیجن الیکٹرولائٹ کے گلنے کے عمل کو تیز کرے گی، بیٹری کا اندرونی دباؤ بڑھتا رہے گا، اور حفاظتی والو ایک خاص سطح کے بعد کھل جائے گا۔ہوا کے ساتھ فعال مواد کا رابطہ مزید گرمی پیدا کرتا ہے۔
مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ الیکٹرولائٹ کی مقدار کو کم کرنے سے اوور چارجنگ کے دوران گرمی اور گیس کی پیداوار میں نمایاں کمی آئے گی۔اس کے علاوہ، یہ مطالعہ کیا گیا ہے کہ جب بیٹری میں سپلنٹ نہیں ہوتا ہے یا زیادہ چارجنگ کے دوران سیفٹی والو کو عام طور پر نہیں کھولا جا سکتا ہے، تو بیٹری دھماکے کا شکار ہو جاتی ہے۔
تھوڑا زیادہ چارجنگ تھرمل بھاگنے کا سبب نہیں بنے گا، لیکن صلاحیت ختم ہونے کا سبب بنے گا۔مطالعہ سے پتا چلا ہے کہ جب مثبت الیکٹروڈ کے طور پر NCM/LMO ہائبرڈ مواد والی بیٹری زیادہ چارج ہوتی ہے، SOC 120% سے کم ہونے پر صلاحیت میں کوئی واضح کمی نہیں ہوتی، اور SOC 130% سے زیادہ ہونے پر صلاحیت نمایاں طور پر زوال پذیر ہوتی ہے۔
فی الحال، اوور چارجنگ کے مسئلے کو حل کرنے کے تقریباً کئی طریقے ہیں:
1) تحفظ وولٹیج BMS میں سیٹ کیا جاتا ہے، عام طور پر تحفظ وولٹیج اوور چارجنگ کے دوران چوٹی وولٹیج سے کم ہوتا ہے۔
2) مادی تبدیلی (جیسے میٹریل کوٹنگ) کے ذریعے بیٹری کی زیادہ چارج مزاحمت کو بہتر بنائیں؛
3) الیکٹرولائٹ میں اینٹی اوور چارج ایڈیٹوز، جیسے ریڈوکس جوڑے شامل کریں۔
4) وولٹیج کے لیے حساس جھلی کے استعمال سے، جب بیٹری زیادہ چارج ہو جاتی ہے، تو جھلی کی مزاحمت نمایاں طور پر کم ہو جاتی ہے، جو شنٹ کے طور پر کام کرتی ہے۔
5) مربع ایلومینیم شیل بیٹریوں میں OSD اور CID ڈیزائن استعمال کیے جاتے ہیں، جو اس وقت عام اینٹی اوور چارج ڈیزائن ہیں۔پاؤچ بیٹری اسی طرح کے ڈیزائن کو حاصل نہیں کر سکتی۔
حوالہ جات
توانائی ذخیرہ کرنے کا مواد 10 (2018) 246–267
اس بار، ہم لتیم کوبالٹ آکسائیڈ بیٹری کے زیادہ چارج ہونے پر اس کے وولٹیج اور درجہ حرارت کی تبدیلیوں کو متعارف کرائیں گے۔نیچے دی گئی تصویر لیتھیم کوبالٹ آکسائیڈ بیٹری کی اوور چارج وولٹیج اور درجہ حرارت کی وکر ہے، اور افقی محور خارج ہونے والی رقم ہے۔منفی الیکٹروڈ گریفائٹ ہے، اور الیکٹرولائٹ سالوینٹ EC/DMC ہے۔بیٹری کی گنجائش 1.5Ah ہے۔چارج کرنٹ 1.5A ہے، اور درجہ حرارت بیٹری کا اندرونی درجہ حرارت ہے۔
زون I
1. بیٹری کا وولٹیج آہستہ آہستہ بڑھتا ہے۔لیتھیم کوبالٹ آکسائیڈ کا مثبت الیکٹروڈ 60% سے زیادہ خارج کرتا ہے، اور دھاتی لتیم منفی الیکٹروڈ کی طرف سے تیز ہوتا ہے۔
2. بیٹری ابھر رہی ہے، جس کی وجہ الیکٹرولائٹ کی مثبت طرف ہائی پریشر آکسیڈیشن ہو سکتی ہے۔
3. درجہ حرارت معمولی اضافے کے ساتھ بنیادی طور پر مستحکم ہے۔
زون II
1. درجہ حرارت آہستہ آہستہ بڑھنے لگتا ہے۔
2. 80~95% کی حد میں، مثبت الیکٹروڈ کی رکاوٹ بڑھ جاتی ہے، اور بیٹری کی اندرونی مزاحمت بڑھ جاتی ہے، لیکن یہ 95% پر کم ہوتی ہے۔
3. بیٹری وولٹیج 5V سے زیادہ ہے اور زیادہ سے زیادہ تک پہنچ جاتی ہے۔
زون III
1. تقریباً 95% پر، بیٹری کا درجہ حرارت تیزی سے بڑھنا شروع ہو جاتا ہے۔
2. تقریباً 95% سے، 100% کے قریب تک، بیٹری کا وولٹیج تھوڑا سا گر جاتا ہے۔
3. جب بیٹری کا اندرونی درجہ حرارت تقریباً 100°C تک پہنچ جاتا ہے، تو بیٹری کا وولٹیج تیزی سے گر جاتا ہے، جو درجہ حرارت میں اضافے کی وجہ سے بیٹری کی اندرونی مزاحمت میں کمی کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔
زون IV
1. جب بیٹری کا اندرونی درجہ حرارت 135°C سے زیادہ ہوتا ہے، تو PE الگ کرنے والا پگھلنا شروع ہو جاتا ہے، بیٹری کی اندرونی مزاحمت تیزی سے بڑھ جاتی ہے، وولٹیج اوپری حد (~12V) تک پہنچ جاتا ہے، اور کرنٹ کم ہو جاتا ہے۔ قدر.
2. 10-12V کے درمیان، بیٹری وولٹیج غیر مستحکم ہے اور کرنٹ میں اتار چڑھاؤ آتا ہے۔
3. بیٹری کا اندرونی درجہ حرارت تیزی سے بڑھتا ہے، اور بیٹری پھٹنے سے پہلے درجہ حرارت 190-220°C تک بڑھ جاتا ہے۔
4. بیٹری ٹوٹ گئی ہے۔
ٹرنری بیٹریوں کی اوور چارجنگ لیتھیم کوبالٹ آکسائیڈ بیٹریوں کی طرح ہے۔مارکیٹ میں مربع ایلومینیم شیل کے ساتھ ٹرنری بیٹریوں کو اوور چارج کرنے پر، زون III میں داخل ہونے پر OSD یا CID چالو ہو جائے گا، اور بیٹری کو زیادہ چارج ہونے سے بچانے کے لیے کرنٹ کاٹ دیا جائے گا۔
حوالہ جات
جرنل آف دی الیکٹرو کیمیکل سوسائٹی، 148 (8) A838-A844 (2001)
پوسٹ ٹائم: دسمبر-07-2022