বর্তমানে, বিভিন্ন গাড়ি নির্মাতা প্রতিষ্ঠান পাওয়ার ব্যাটারিতে ব্যাপকভাবে লিথিয়াম ব্যাটারি ব্যবহার করছে এবং এর শক্তি ঘনত্বও ক্রমশ বাড়ছে, কিন্তু পাওয়ার ব্যাটারির নিরাপত্তা নিয়ে মানুষের মনে এখনও সংশয় রয়েছে, এবং ব্যাটারির সুরক্ষার জন্য কোনো ভালো সমাধান নেই। থার্মাল রানঅ্যাওয়ে হলো পাওয়ার ব্যাটারির নিরাপত্তার প্রধান গবেষণার বিষয় এবং এর উপর মনোযোগ দেওয়া উচিত।
প্রথমত, আসুন আমরা বুঝি থার্মাল রানঅ্যাওয়ে কী। থার্মাল রানঅ্যাওয়ে হলো বিভিন্ন কারণে সৃষ্ট একটি চেইন রিঅ্যাকশন প্রক্রিয়া, যার ফলে অল্প সময়ের মধ্যে ব্যাটারি থেকে প্রচুর পরিমাণে তাপ এবং ক্ষতিকর গ্যাস নির্গত হয়, যা গুরুতর ক্ষেত্রে ব্যাটারিতে আগুন ধরানো এবং বিস্ফোরণের কারণও হতে পারে। থার্মাল রানঅ্যাওয়ে ঘটার অনেক কারণ রয়েছে, যেমন অতিরিক্ত গরম হওয়া, অতিরিক্ত চার্জ হওয়া, অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিট, সংঘর্ষ ইত্যাদি। ব্যাটারির থার্মাল রানঅ্যাওয়ে প্রায়শই ব্যাটারি সেলের নেগেটিভ SEI ফিল্মের পচন থেকে শুরু হয়, এরপর ডায়াফ্রামের পচন ও গলন ঘটে, যার ফলে নেগেটিভ ইলেকট্রোড এবং ইলেকট্রোলাইট উভয়ই পচে যায়, এবং তারপরে পজিটিভ ইলেকট্রোড ও ইলেকট্রোলাইট উভয়েরই পচন ঘটে, যা একটি বড় আকারের অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিট তৈরি করে, ফলে ইলেকট্রোলাইট পুড়ে যায়, যা পরে অন্যান্য সেলে ছড়িয়ে পড়ে, একটি গুরুতর থার্মাল রানঅ্যাওয়ে ঘটায় এবং পুরো ব্যাটারি প্যাকে স্বতঃস্ফূর্ত দহন শুরু হতে দেয়।
থার্মাল রানাওয়ের কারণগুলোকে অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক কারণ—এই দুই ভাগে ভাগ করা যায়। অভ্যন্তরীণ কারণগুলো প্রায়শই অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিটের কারণে হয়ে থাকে; আর বাহ্যিক কারণগুলো হলো যান্ত্রিক অপব্যবহার, বৈদ্যুতিক অপব্যবহার, তাপীয় অপব্যবহার ইত্যাদি।
অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিট, যা হলো ব্যাটারির পজিটিভ এবং নেগেটিভ টার্মিনালের মধ্যে সরাসরি সংযোগ, এর সংস্পর্শের মাত্রা এবং পরবর্তী প্রতিক্রিয়ার ক্ষেত্রে ব্যাপক ভিন্নতা দেখা যায়। সাধারণত, যান্ত্রিক এবং তাপীয় অপব্যবহারের কারণে সৃষ্ট একটি বড় ধরনের অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিট সরাসরি থার্মাল রানাওয়ে শুরু করে দেয়। এর বিপরীতে, যে অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিটগুলো নিজে থেকেই তৈরি হয়, সেগুলো তুলনামূলকভাবে ছোট আকারের হয় এবং এর থেকে উৎপন্ন তাপ এত কম থাকে যে তা তাৎক্ষণিকভাবে থার্মাল রানাওয়ে শুরু করে না। অভ্যন্তরীণ স্বতঃস্ফূর্তভাবে তৈরি হওয়ার সাধারণ কারণগুলোর মধ্যে রয়েছে উৎপাদনগত ত্রুটি, ব্যাটারির পুরোনো হয়ে যাওয়ার কারণে বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের অবনতি, যেমন—অভ্যন্তরীণ রোধ বৃদ্ধি, দীর্ঘমেয়াদী মৃদু অপব্যবহারের কারণে লিথিয়াম ধাতুর আস্তরণ জমা ইত্যাদি। সময় বাড়ার সাথে সাথে, এই ধরনের অভ্যন্তরীণ কারণগুলোর ফলে অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিটের ঝুঁকি ক্রমান্বয়ে বাড়তে থাকে।
যান্ত্রিক অপব্যবহার বলতে বাহ্যিক শক্তির প্রভাবে লিথিয়াম ব্যাটারির মনোমার এবং ব্যাটারি প্যাকের বিকৃতি এবং এর বিভিন্ন অংশের আপেক্ষিক স্থানচ্যুতিকে বোঝায়। বৈদ্যুতিক কোষের উপর এর প্রধান রূপগুলোর মধ্যে রয়েছে সংঘর্ষ, চাপ এবং ছিদ্র। উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ গতিতে চলমান কোনো গাড়ির দ্বারা কোনো বহিরাগত বস্তুর সংস্পর্শে আসার ফলে সরাসরি ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ ডায়াফ্রামটি ভেঙে যায়, যা ফলস্বরূপ ব্যাটারির ভেতরে শর্ট সার্কিট ঘটায় এবং অল্প সময়ের মধ্যে স্বতঃস্ফূর্ত দহন শুরু করে।
লিথিয়াম ব্যাটারির বৈদ্যুতিক অপব্যবহারের মধ্যে সাধারণত বাহ্যিক শর্ট সার্কিট, ওভারচার্জ, ওভার ডিসচার্জের মতো বিভিন্ন রূপ অন্তর্ভুক্ত থাকে, যা থেকে থার্মাল রানাওয়ে বা ওভারচার্জের মতো সমস্যা তৈরি হওয়ার সম্ভাবনা সবচেয়ে বেশি। বাহ্যিক শর্ট সার্কিট ঘটে যখন ভিন্ন চাপের দুটি পরিবাহীকে সেলের বাইরে সংযুক্ত করা হয়। যানবাহনের সংঘর্ষ, জলে নিমজ্জন, পরিবাহীর দূষণ বা রক্ষণাবেক্ষণের সময় বৈদ্যুতিক শকের কারণে সৃষ্ট বিকৃতির ফলে ব্যাটারি প্যাকে বাহ্যিক শর্ট সার্কিট হতে পারে। সাধারণত, একটি ছিদ্রের বিপরীতে, বাহ্যিক শর্ট সার্কিট থেকে নির্গত তাপ ব্যাটারিকে উত্তপ্ত করে না। বাহ্যিক শর্ট সার্কিট এবং থার্মাল রানাওয়ের মধ্যে গুরুত্বপূর্ণ সংযোগ হলো তাপমাত্রা অতিরিক্ত উত্তপ্ত হওয়ার পর্যায়ে পৌঁছানো। যখন বাহ্যিক শর্ট সার্কিট দ্বারা উৎপন্ন তাপ ভালোভাবে অপসারিত হতে পারে না, তখনই ব্যাটারির তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় এবং এই উচ্চ তাপমাত্রা থার্মাল রানাওয়েকে সক্রিয় করে। অতএব, শর্ট-সার্কিট কারেন্ট বন্ধ করা বা অতিরিক্ত তাপ অপসারণ করা হলো বাহ্যিক শর্ট সার্কিটের আরও ক্ষতি রোধ করার উপায়। ওভারচার্জিং, এর শক্তিপূর্ণ অবস্থার কারণে, বৈদ্যুতিক অপব্যবহারের অন্যতম সর্বোচ্চ বিপদ। তাপ এবং গ্যাসের উৎপাদন হলো ওভারচার্জিং প্রক্রিয়ার দুটি সাধারণ বৈশিষ্ট্য। এই তাপ ওহমিক তাপ এবং পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া থেকে উৎপন্ন হয়। প্রথমে, অতিরিক্ত লিথিয়াম জমা হওয়ার কারণে অ্যানোড পৃষ্ঠে লিথিয়াম ডেনড্রাইট জন্মায়।
তাপীয় অনিয়ন্ত্রিত প্রবাহ থেকে সুরক্ষার ব্যবস্থা:
কোরের স্বতঃস্ফূর্ত তাপ উৎপাদন পর্যায়ে তাপীয় পলায়ন রোধ করার জন্য আমাদের কাছে দুটি উপায় আছে। প্রথমত, কোরের উপাদান উন্নত ও আধুনিকীকরণ করা। তাপীয় পলায়নের মূল কারণ প্রধানত পজিটিভ ও নেগেটিভ ইলেকট্রোড উপাদান এবং ইলেকট্রোলাইটের স্থিতিশীলতা। ভবিষ্যতে, ক্যাথোড উপাদানের আবরণ, পরিবর্তন, সমসত্ত্ব ইলেকট্রোলাইট ও ইলেকট্রোডের সামঞ্জস্য এবং কোরের তাপ পরিবাহিতা উন্নত করার ক্ষেত্রেও আমাদের আরও বড় ধরনের অগ্রগতি অর্জন করতে হবে। অথবা, অগ্নি প্রতিরোধকের ভূমিকা পালনের জন্য উচ্চ নিরাপত্তাসম্পন্ন ইলেকট্রোলাইট নির্বাচন করা। দ্বিতীয়ত, কার্যকর তাপ ব্যবস্থাপনা সমাধান গ্রহণ করা প্রয়োজন।পিটিসি কুল্যান্ট হিটার/ পিটিসি এয়ার হিটারলি-আয়ন ব্যাটারির তাপমাত্রা বৃদ্ধি দমন করার জন্য বাইরে থেকে একটি আবরণ দেওয়া হয়, যাতে সেলের SEI ফিল্ম তার দ্রবীভূত হওয়ার তাপমাত্রায় না পৌঁছায় এবং স্বাভাবিকভাবেই, থার্মাল রানঅ্যাওয়ে না ঘটে।
পোস্ট করার সময়: ১৭ মার্চ, ২০২৩
