നാഷണൽ റിന്യൂവബിൾ എനർജി ലബോറട്ടറിയിൽ (NREL) നിന്നുള്ള ഒരു ഗവേഷണ സംഘം ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ തീപിടുത്ത പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ ഒരു പുതിയ രീതി നിർദ്ദേശിച്ചു. ഉത്തരത്തിന്റെ താക്കോൽ താപനില സെൻസിറ്റീവ് കറന്റ് കളക്ടറിലായിരിക്കാം.

പോളിമർ കറന്റ് കളക്ടർമാർക്ക് തീ തടയാനും ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ബാറ്ററി തീപിടുത്ത അപകടങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയുമെന്ന് അമേരിക്കൻ പണ്ഡിതന്മാർ നിർദ്ദേശിച്ചു

ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററി സെല്ലിൽ നഖം തുളച്ചുകയറുമ്പോൾ എന്ത് സംഭവിക്കും? ഈ പ്രക്രിയ നിരീക്ഷിച്ച ഗവേഷകർ അവകാശപ്പെടുന്നത്, ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അന്തർലീനമായ അഗ്നി അപകടങ്ങളെ പ്രതിരോധിക്കാൻ കഴിയുന്ന പോളിമർ അധിഷ്ഠിത രീതി തങ്ങൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ടെന്നാണ്.

യുഎസ് നാഷണൽ റിന്യൂവബിൾ എനർജി ലബോറട്ടറി (എൻആർഇഎൽ), നാസ (നാസ), ലണ്ടൻ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി കോളേജ്, ഡിഡ്‌കോട്ട് ഫാരഡെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട്, ലണ്ടനിലെ നാഷണൽ ഫിസിക്കൽ ലബോറട്ടറി, ഫ്രാൻസിലെ യൂറോപ്യൻ സിൻക്രോട്രോൺ എന്നിവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള പണ്ഡിതന്മാർ, നഖം സിലിണ്ടർ ആകൃതിയിലുള്ള “18650 ബാറ്ററി” (18×65 മി.മീ. വലിപ്പം) സാധാരണയായി ഓട്ടോമോട്ടീവ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രിക് വെഹിക്കിൾ (ഇവി) ബാറ്ററികൾ ഒരു തകർച്ചയിൽ സഹിക്കേണ്ടി വരുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദം പുനർനിർമ്മിക്കാൻ ഗവേഷകർ ശ്രമിക്കുന്നു.

നഖം ബാറ്ററിക്കുള്ളിൽ ഒരു ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ഉണ്ടാക്കും, ഇത് അതിന്റെ താപനില ഉയരാൻ ഇടയാക്കും. ബാറ്ററിയിൽ നഖം തുളച്ചുകയറിയപ്പോൾ ബാറ്ററിക്കുള്ളിൽ എന്താണ് സംഭവിച്ചതെന്ന് കൂടുതൽ വിശദമായി പഠിക്കാൻ, ഗവേഷകർ സെക്കൻഡിൽ 2000 ഫ്രെയിമുകളിൽ ഇവന്റ് പകർത്താൻ ഹൈ-സ്പീഡ് എക്സ്-റേ ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ചു.

NREL-ലെ സ്റ്റാഫ് സയന്റിസ്റ്റായ ഡോണൽ ഫിനേഗൻ പറഞ്ഞു: “ബാറ്ററി തകരാറിലാകുമ്പോൾ, അത് വളരെ വേഗത്തിൽ പരാജയപ്പെടും, അതിനാൽ അത് പൂർണ്ണമായും കേടുകൂടാതെ തീജ്വാലകൾ വിഴുങ്ങുകയും കുറച്ച് നിമിഷങ്ങൾക്കുള്ളിൽ പൂർണ്ണമായും നശിപ്പിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യും. വേഗത വളരെ വേഗതയുള്ളതാണ്, വളരെ വേഗതയുള്ളതാണ്. ഈ രണ്ട് സെക്കൻഡിനുള്ളിൽ എന്താണ് സംഭവിച്ചതെന്ന് മനസിലാക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. എന്നാൽ എന്താണ് സംഭവിച്ചതെന്ന് മനസിലാക്കേണ്ടത് വളരെ പ്രധാനമാണ്, കാരണം ഈ രണ്ട് സെക്കൻഡുകളുടെ മാനേജ്മെന്റ് ബാറ്ററി സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ്.

അനിയന്ത്രിതമായി വിട്ടാൽ, തെർമൽ റൺവേ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ബാറ്ററി താപനില 800 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ കൂടുതലാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.

ബാറ്ററി സെല്ലുകളിൽ അലുമിനിയം, കോപ്പർ എന്നിവയുടെ നിലവിലെ കളക്ടറുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഗവേഷക സംഘം അലുമിനിയം പൂശിയ പോളിമറുകൾ അതേ പങ്ക് വഹിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചു, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ അവയുടെ നിലവിലെ കളക്ടറുകൾ ചുരുങ്ങുന്നത് നിരീക്ഷിക്കുകയും വൈദ്യുത പ്രവാഹം ഉടനടി തടയുകയും ചെയ്തു. ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ഹീറ്റ് പോളിമർ ചുരുങ്ങാൻ കാരണമാകുന്നു, പ്രതികരണം നഖത്തിനും നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിനും ഇടയിൽ ഒരു ശാരീരിക തടസ്സം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇത് ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് നിർത്തുന്നു.

പരീക്ഷണ സമയത്ത്, പോളിമർ കറന്റ് കളക്ടർ ഇല്ലാത്ത എല്ലാ ബാറ്ററികളും നഖം തുളച്ചാൽ ഡീഫ്ഗ്രേറ്റ് ചെയ്യും. ഇതിനു വിപരീതമായി, പോളിമർ ഘടിപ്പിച്ച ബാറ്ററികളൊന്നും ഈ സ്വഭാവം പ്രകടമാക്കിയില്ല.

ഫൈനെഗൻ പറഞ്ഞു: “ബാറ്ററിയുടെ വിനാശകരമായ പരാജയം വളരെ അപൂർവമാണ്, എന്നാൽ ഇത് സംഭവിക്കുമ്പോൾ, അത് വളരെയധികം നാശമുണ്ടാക്കും. ഇത് ബന്ധപ്പെട്ട ഉദ്യോഗസ്ഥരുടെ സുരക്ഷയ്ക്കും ആരോഗ്യത്തിനും മാത്രമല്ല, ഒരു കമ്പനിക്കും കൂടിയാണ്.

പോളിമർ കറന്റ് കളക്ടർമാർക്ക് തീ തടയാനും ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ബാറ്ററി തീപിടുത്ത അപകടങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയുമെന്ന് അമേരിക്കൻ പണ്ഡിതന്മാർ നിർദ്ദേശിച്ചു

ബാറ്ററി സെല്ലുകൾ സംയോജിപ്പിക്കുന്ന കമ്പനിയെ പരിഗണിക്കുമ്പോൾ, നൂറുകണക്കിന് ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി ദുരുപയോഗ പരിശോധനകളിൽ നിന്നുള്ള നൂറുകണക്കിന് റേഡിയോളജിക്കൽ വീഡിയോയും താപനില ഡാറ്റ പോയിന്റുകളും അടങ്ങുന്ന ബാറ്ററി പരാജയ ഡാറ്റാബേസിലേക്ക് NREL ചൂണ്ടിക്കാണിച്ചു.

ഫൈനെഗൻ പറഞ്ഞു: “കഴിഞ്ഞ അഞ്ചോ ആറോ വർഷമായി ഞങ്ങൾക്കുണ്ടായിരുന്ന ബാറ്ററികൾ വളരെ കർശനമായി പരീക്ഷിക്കാൻ ചെറുകിട നിർമ്മാതാക്കൾക്ക് എല്ലായ്പ്പോഴും സമയവും വിഭവങ്ങളും ഇല്ല.”

ബാറ്ററി തീപിടിക്കുന്നത് തടയാൻ പോളിമറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ആശയം റഷ്യൻ ഗവേഷകർ അടുത്തിടെ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. സെന്റ് പീറ്റേഴ്സ്ബർഗ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഇലക്ട്രോകെമിസ്ട്രി വിഭാഗത്തിലെ പ്രൊഫസർ ഒലെഗ് ലെവിനും സഹപ്രവർത്തകരും പോളിമറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു രീതി വികസിപ്പിക്കുകയും പേറ്റന്റിന് അപേക്ഷിക്കുകയും ചെയ്തു. ഈ പോളിമറിന്റെ ചാലകത താപത്തിലോ വോൾട്ടേജിലോ വരുന്ന മാറ്റങ്ങളോടെ മാറുന്നു. ടീം ഈ രീതിയെ “കെമിക്കൽ ഫ്യൂസ്” എന്ന് വിളിച്ചു.

മൈക്രോ-ലിഥിയം ബാറ്ററി ഗ്രൂപ്പിന്റെ അഭിപ്രായത്തിൽ, നിലവിൽ, റഷ്യൻ ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ഈ പോളിമർ ലിഥിയം ഇരുമ്പ് ഫോസ്ഫേറ്റ് (എൽഎഫ്പി) ബാറ്ററികൾക്ക് മാത്രമേ അനുയോജ്യമാകൂ, കാരണം വ്യത്യസ്ത കാഥോഡ് ഘടകങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത വോൾട്ടേജ് തലങ്ങളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. LFP ബാറ്ററികൾക്ക്, ഇത് 3.2V ആണ്. എതിരാളിയായ നിക്കൽ-മാംഗനീസ്-കൊബാൾട്ട് (NMC) കാഥോഡുകൾക്ക് NMC ബാറ്ററിയുടെ തരം അനുസരിച്ച് 3.7V നും 4.2V നും ഇടയിൽ വോൾട്ടേജുകൾ ഉണ്ട്.