280 Ah লিথিয়াম আয়রন ফসফেট ব্যাটারির তাপীয় পলাতক দ্বারা সৃষ্ট গ্যাস উত্পাদন এবং শিখা আচরণের উপর পরীক্ষামূলক অধ্যয়ন

1. গবেষণার পটভূমি

শক্তির ঘাটতি এবং পরিবেশ দূষণ মানবতার মুখোমুখি প্রধান সমস্যা, এবং নতুন শক্তির বিকাশ বিশ্বব্যাপী গবেষণার ফোকাস হয়ে উঠেছে। লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি, বিশেষ করে লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LFP) ব্যাটারি, তাদের কর্মক্ষমতা সুবিধার কারণে শক্তি সঞ্চয়ের জন্য পছন্দের ব্যাটারি হয়ে উঠেছে। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল এনার্জি স্টোরেজ (ইইএস) পাওয়ার প্ল্যান্টগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, তবে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির নিরাপত্তা সমস্যাগুলি অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। বর্তমানে, উচ্চ-ক্ষমতার লিথিয়াম আয়রন ফসফেট ব্যাটারির (280Ah) জন্য গ্যাস উৎপাদন এবং অগ্নিশিখার ক্ষেত্রে তাপীয় পলাতক (TR) আচরণের বিপদ সম্পর্কে অপর্যাপ্ত ধারণা রয়েছে। এই সমীক্ষায় বাহ্যিক গরম করার পদ্ধতি ব্যবহার করে 280AhLFP ব্যাটারির তাপীয় পলাতক বৈশিষ্ট্যগুলি (তাপ মুক্তির হার, জ্বলন তাপ, ব্যাটারি পৃষ্ঠের তাপমাত্রা) এবং গ্যাস উত্পাদনের ধরণগুলি (গ্যাসের ধরন এবং রচনা অনুপাত) তদন্ত করা হয়েছে। থার্মাল রানওয়ের গ্যাস উৎপাদনের বৈশিষ্ট্য এবং শিখা ম্যাক্রোস্কোপিক আচরণ বিশ্লেষণ করা হয়েছিল, এবং চার্জের বিভিন্ন অবস্থার (এসওসি) অধীনে ব্যাটারি থার্মাল রানওয়ে এবং অগ্নি ঝুঁকির বিবর্তন আইনগুলি ব্যাখ্যা করা হয়েছিল। ব্যাটারি থার্মাল রানওয়ের বৈশিষ্ট্যগত পরামিতিগুলিতে SOC-এর প্রভাবও অন্বেষণ করা হয়েছিল। এই অধ্যয়নটি EES-এ LFP ব্যাটারির TR আচরণ 50% এবং 100% SOC প্রকাশ করে, EES অগ্নি প্রতিরোধ এবং জরুরী প্রতিক্রিয়া ডিজাইনের জন্য রেফারেন্স ডেটা প্রদান করে।

2. পরীক্ষামূলক সেটআপ

2.1 ব্যাটারির উদাহরণ

এই গবেষণায় ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LiFePO4) সহ একটি 280Ah লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে গ্রাফাইট (C) ব্যবহার করা হয়েছে। বিশদ শারীরিক পরামিতিগুলি সারণি 1 এ দেখানো হয়েছে। ব্যাটারি চার্জ এবং ডিসচার্জ করতে NEWARECT-4004-5V20A NFT ডিভাইস ব্যবহার করুন। কাট-অফ ভোল্টেজ 2.5V না পৌঁছা পর্যন্ত 20A কারেন্ট দিয়ে ব্যাটারি ডিসচার্জ করুন। 20A এর চার্জিং কারেন্ট এবং কাট-অফ কারেন্ট এবং 2.8A এবং 3.65V এর ভোল্টেজ সহ একটি ধ্রুবক কারেন্ট এবং ধ্রুবক ভোল্টেজ মোড ব্যবহার করে ব্যাটারি চার্জ করা হয়। পরীক্ষা করার আগে, ব্যাটারিটি সম্পূর্ণরূপে চার্জ করুন (100% SOC), এবং তারপর পরীক্ষামূলক প্রয়োজনীয়তা অনুসারে ব্যাটারিটিকে পছন্দসই অবস্থায় চার্জ করুন৷

2.2 পরীক্ষামূলক যন্ত্রপাতি এবং পদ্ধতি

2.2.1 পরীক্ষামূলক সেটআপ

চিত্র 1 কাজে ব্যবহৃত পরীক্ষামূলক প্ল্যাটফর্ম দেখায়, যার মধ্যে ISO9705 মান অনুযায়ী 1.8m × 1.8m × 2m এবং অন্যান্য পরীক্ষামূলক সরঞ্জামের মাত্রা সহ একটি দহন চেম্বার তৈরি করা হয়েছে। দহন চেম্বারের উপরের দিকে একটি ধোঁয়া নিষ্কাশন নালী রয়েছে। সমস্ত পরীক্ষা-নিরীক্ষা দহন চেম্বারে পরিচালিত হয়েছিল।

2.2.2 পরীক্ষামূলক পদ্ধতি

একটি 280Ah লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LiFePO4) ব্যাটারির তাপীয় পলাতক হতে একটি হিটিং প্লেট ব্যবহার করুন৷ একটি কে-টাইপ থার্মোকল ব্যবহার করে ব্যাটারির পৃষ্ঠের তাপমাত্রা পরিমাপ করুন, একটি তাপ মুক্তির হার পরিমাপক যন্ত্র ব্যবহার করে TR প্রক্রিয়া চলাকালীন তাপ মুক্তির হার (HRR) পরিমাপ করুন এবং ইন্টিগ্রেশনের মাধ্যমে তাপ রনঅওয়ের মোট তাপ উৎপাদন পান৷ গ্যাসের গঠন সনাক্ত করতে ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম ইনফ্রারেড স্পেকট্রোমিটার (FTIR স্পেকট্রোমিটার) ব্যবহার করুন এবং রিয়েল-টাইম ভর পরিবর্তনগুলি সংগ্রহ করতে মেটলার ব্যালেন্স ব্যবহার করুন। যখন প্রচুর পরিমাণে ধোঁয়া নির্গত হয়, তখন স্প্রে করা ইলেক্ট্রোলাইট এবং দাহ্য গ্যাস জ্বালানোর জন্য একটি ইলেকট্রনিক ইগনিশন ডিভাইস ব্যবহার করুন। থার্মোকলগুলি ব্যাটারির গরম করার পৃষ্ঠ এবং পিছনের পৃষ্ঠে বিতরণ করা হয় (যেমন চিত্র 2, Tf এবং Tb যথাক্রমে দেখানো হয়েছে), এবং ব্যাটারির পাশে পরিমাপ করা তাপমাত্রা এবং সুরক্ষা ভালভের খোলার অবস্থানের তাপমাত্রা হিসাবে চিহ্নিত করা হয়। Ts এবং Tup, যথাক্রমে। বিভিন্ন উচ্চতায় নিরাপত্তা ভালভের উপরে তাপমাত্রা পরিমাপ করতে পাঁচটি থার্মোকল রাখুন, যেগুলি নিরাপত্তা ভালভ থেকে 5 সেমি, 10 সেমি, 20 সেমি, 30 সেমি এবং 40 সেমি দূরে।

3. ফলাফল এবং আলোচনা

3.1 টিআর প্রক্রিয়া চলাকালীন গ্যাস উত্পাদন এবং শিখা আচরণ

100% SOC-তে, ব্যাটারিটি TR প্রক্রিয়া চলাকালীন উল্লেখযোগ্য গ্যাস উত্পাদন এবং শিখার আচরণ প্রদর্শন করে, যেমনটি চিত্র 3-তে দেখানো হয়েছে। নিরাপত্তা ভালভ 0 সেকেন্ডে খোলার পরে, 1 সেকেন্ডে প্রচুর পরিমাণে ইলেক্ট্রোলাইট স্প্রে হয় , দাহ্য পদার্থের উপস্থিতির কারণে শিখার রঙে পরিবর্তন ঘটায়। 60 সেকেন্ড এবং 175 সেকেন্ডে, ব্যাটারির ভিতরের দুটি কোর থার্মাল রনঅওয়ের সম্মুখীন হয়, যার ফলে দুটি তীব্র গ্যাস উৎপাদন এবং শিখা স্প্রে করার ঘটনা ঘটে। এটি ইঙ্গিত দেয় যে যদিও গ্যাস ইগনিশন তাপীয় পলাতক প্রক্রিয়ার উপর সামান্য প্রভাব ফেলে, ব্যাটারি থার্মাল রানওয়ের সম্পূর্ণ প্রক্রিয়াটি প্রায় 240 সেকেন্ড স্থায়ী হয় এবং এর ঝুঁকি প্রধানত তীব্র গ্যাস উত্পাদন এবং জেট অগ্নিতে প্রকাশ পায়। একটি সীমিত স্থানে, দাহ্য গ্যাসের ইগনিশন বিস্ফোরণ ঘটাতে পারে, যখন তীব্র শিখা স্প্রে আশেপাশের ব্যাটারি এবং পরিবেশের উপর গুরুতর তাপীয় বিকিরণ প্রভাব সৃষ্টি করতে পারে।

3.2 ব্যাটারি পৃষ্ঠের তাপমাত্রার তাপীয় পলাতক বিশ্লেষণ

ব্যাটারির TR প্রক্রিয়া মূল্যায়নের ক্ষেত্রে ব্যাটারির পৃষ্ঠের তাপমাত্রা একটি মূল পরামিতি। চিত্র 4 50% SOC এবং 100% SOC অবস্থার অধীনে ব্যাটারির পৃষ্ঠের তাপমাত্রার পরিবর্তনগুলি দেখায়৷ চিত্র 4 (a) এবং (b) গ্যাস উত্পাদন অবস্থার অধীনে তাপমাত্রা পরিবর্তন চিত্রিত, যখন (c) এবং (d) ইগনিশন অবস্থার অধীনে তাপমাত্রা পরিবর্তন দেখায়। পর্যবেক্ষণের ফলাফলগুলি নির্দেশ করে যে একই SOC-এর অধীনে, দুটি অবস্থার অধীনে ব্যাটারির পৃষ্ঠের তাপমাত্রা পরিবর্তনের একই প্রবণতা রয়েছে। যদিও শিখাগুলি ব্যাটারির উপরে প্রদর্শিত হয় এবং একটি নির্দিষ্ট জেট বেগ থাকে, তবে তাদের বিকিরণকৃত তাপের ব্যাটারির পৃষ্ঠের উপর সীমিত সরাসরি প্রভাব রয়েছে, তাই ব্যাটারির পৃষ্ঠের তাপমাত্রায় গ্যাসের জ্বলনের প্রভাব তুলনামূলকভাবে কম। 50% SOC সহ ব্যাটারিগুলির জন্য, তাপীয় পলাতক প্রক্রিয়া তুলনামূলকভাবে ধীর, যেমন চিত্র 4 (a) এবং (c) এ দেখানো হয়েছে। গ্যাস উৎপাদনের অবস্থার অধীনে, ব্যাটারির পাশের তাপমাত্রা দ্রুত বৃদ্ধি পায় এবং 3200 সেকেন্ডে তাপীয় পলাতক ট্রিগার করে, সর্বোচ্চ তাপমাত্রা যথাক্রমে 434.9 ডিগ্রি সেলসিয়াস (সামনে) এবং 307.3 ডিগ্রি সেলসিয়াস (পিছনে) পৌঁছে। ইগনিশন অবস্থার অধীনে, ব্যাটারির পাশের তাপমাত্রা তীব্রভাবে 3169 সেকেন্ডে বৃদ্ধি পায়, সর্বোচ্চ তাপমাত্রা গ্যাস উৎপাদনের অবস্থার থেকে সামান্য বেশি। সামনের এবং পিছনের পৃষ্ঠের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা যথাক্রমে 475.9 ডিগ্রি সেলসিয়াস এবং 319.6 ডিগ্রি সেলসিয়াস। এদিকে, গবেষণাটি ব্যাটারির ভোল্টেজের পরিবর্তনগুলিও বিশ্লেষণ করেছে। গ্যাস এবং শিখা অবস্থার অধীনে, যখন 50% SOC সহ একটি ব্যাটারি তাপীয় পলায়ন অনুভব করে, তখন এর ভোল্টেজ ধীরে ধীরে হ্রাস পাবে, যার সময়কাল প্রায় 400 সেকেন্ড। এটি নির্দেশ করে যে থার্মাল রানঅ্যাওয়ের সময়, 50% SOC ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিক্রিয়ার হার ধীর হয় এবং তাপ পলাতক প্রক্রিয়ার সময়কাল দীর্ঘ হয়।

তাপীয় পলাতক প্রক্রিয়ার নিয়মিততা বৈশিষ্ট্যগুলি আরও বিশ্লেষণ করার জন্য, চিত্র 5 তাপমাত্রা বৃদ্ধির হার এবং সময়, সেইসাথে তাপমাত্রা এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধির হারের বক্ররেখা চিত্রিত করে। DT/dt তাপমাত্রা বৃদ্ধির হারকে প্রতিনিধিত্ব করে। ব্যাটারির পিছনে তাপমাত্রা বৃদ্ধির হারের উপর ভিত্তি করে, যখন তাপমাত্রা বৃদ্ধির হার 0.5 ডিগ্রি সে./সেকেন্ড অতিক্রম করে, তখন ব্যাটারির ভিতরের প্রতিক্রিয়াটিকে অপরিবর্তনীয় হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। 50% SOC সহ একটি ব্যাটারির জন্য, তাপমাত্রা বৃদ্ধির হার 0.5 ডিগ্রি সেলসিয়াস/সেকেন্ডের বেশি হওয়ার সময়কাল 80 সেকেন্ড, যখন 100% SOC সহ একটি ব্যাটারির জন্য, এই সময়কাল 200 সেকেন্ড। এদিকে, 100% SOC ব্যাটারিতে থার্মাল রানওয়ের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা বৃদ্ধির হারও 50% SOC ব্যাটারির চেয়ে বেশি। তাপমাত্রা পরিবর্তনের বক্ররেখা এবং dT/dt অনুযায়ী, ব্যাটারির তাপীয় দৌড় প্রক্রিয়াকে চারটি পর্যায়ে ভাগ করা যায়: প্রথম পর্যায়টি হল উত্তাপের অবস্থা, তাপমাত্রা বৃদ্ধির হার 003-0.04 ডিগ্রিতে বজায় থাকে C/s ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা কম, এবং তাপের উৎস হিটিং প্লেটের মাধ্যমে ব্যাটারিতে স্থানান্তরিত হয়। দ্বিতীয় পর্যায় হল থার্মাল রনওয়ের প্রাথমিক পর্যায়, যেখানে তাপমাত্রা বৃদ্ধির হার ধীরে ধীরে 1 ডিগ্রি সেলসিয়াস/সেকেন্ডে বৃদ্ধি পায়। ব্যাটারির ভিতরের SEI ফিল্মটি পচতে শুরু করে এবং ইলেক্ট্রোলাইট ইলেক্ট্রোলাইট বাষ্পে পরিণত হয়, যার ফলে অভ্যন্তরীণ চাপ বৃদ্ধি পায় এবং অভ্যন্তরীণ প্রতিক্রিয়াগুলিকে ত্বরান্বিত করে। তৃতীয় পর্যায়টি হল তাপীয় পলাতক পর্যায়, যেখানে অভ্যন্তরীণ পদার্থের দ্রুত প্রতিক্রিয়ার ফলে প্রচুর পরিমাণে গ্যাস উৎপন্ন হয়, যা বহিরাগত ইগনিশন উত্সের অনুপস্থিতিতে প্রচুর পরিমাণে দাহ্য ধোঁয়ার প্রসারণ হিসাবে উদ্ভাসিত হয় এবং এর উপস্থিতিতে অগ্নিশিখা, এটি তীব্র জেট শিখা হিসাবে উদ্ভাসিত হয়। চতুর্থ পর্যায় হল শীতল পর্যায়। ব্যাটারি তাপ নিয়ন্ত্রণ হারানোর পরে, ব্যাটারির পৃষ্ঠের তাপমাত্রা 500 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছতে পারে। ব্যাটারিটি এখনও উচ্চ তাপমাত্রার অবস্থায় থাকার কারণে, এখনও একটি নির্দিষ্ট ডিগ্রি বিপদ রয়েছে।

3.3 গ্যাস উৎপাদন এবং শিখা তাপমাত্রা বিশ্লেষণ

চিত্র 6 গ্যাস উত্পন্ন অবস্থার অধীনে বিভিন্ন উচ্চতায় 50% SOC এবং 100% SOC ব্যাটারির গ্যাসের তাপমাত্রা পরিবর্তন দেখায়। ব্যাটারির পৃষ্ঠের তাপমাত্রা বিশ্লেষণ করে, এটি উপসংহারে পৌঁছানো যেতে পারে যে 50% SOC ব্যাটারির তাপীয় দৌড়ের সময়কাল 100% SOC ব্যাটারির চেয়ে বেশি, এবং এই উপসংহারটি গ্যাস তাপমাত্রা বক্ররেখাতেও যাচাই করা যেতে পারে। যে সময় একটি 50% SOC ব্যাটারির তাপমাত্রা 50 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে থাকে প্রায় 500 সেকেন্ড স্থায়ী হয় এবং 5 সেমিতে সর্বোচ্চ গ্যাসের তাপমাত্রা তুলনামূলকভাবে কম, 173.2 ডিগ্রি সেলসিয়াসে; 100% SOC ব্যাটারির উচ্চ তাপমাত্রার সময়কাল কম, কিন্তু 5 সেমিতে সর্বোচ্চ গ্যাসের তাপমাত্রা বেশি, 325.7 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছে যা 50% SOC ব্যাটারির প্রায় দ্বিগুণ (চিত্র 6 (বি) এ দেখানো হয়েছে)। কারণ হল যে উচ্চতর SOC সহ ব্যাটারিগুলির উচ্চ-তাপমাত্রার গ্যাস এবং আশেপাশের পরিবেশের মধ্যে আরও তীব্র অভ্যন্তরীণ প্রতিক্রিয়া, দ্রুত গ্যাস উত্পাদনের হার এবং সংক্ষিপ্ত সংবহনশীল তাপ স্থানান্তর সময় থাকে। পরিবাহী তাপ স্থানান্তরের ক্রিয়াকলাপের অধীনে, ব্যাটারির উচ্চতা বরাবর পরিমাপ বিন্দুতে তাপমাত্রা ধীরে ধীরে হ্রাস পায় এবং ব্যাটারি সুরক্ষা ভালভের কাছে গ্যাসের তাপমাত্রা তুলনামূলকভাবে বেশি হয়। যখন পরিমাপ বিন্দু ব্যাটারি সুরক্ষা ভালভ থেকে 50 সেমি দূরে থাকে, তখন 100% SOC ব্যাটারি দ্বারা উত্পন্ন গ্যাসের তাপমাত্রা 40 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে পৌঁছায় না।

পরীক্ষার সময়, চারটি প্রধান গ্যাস, CO, CH4, C2H4, এবং CO2, একটি ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম ইনফ্রারেড স্পেকট্রোমিটার ব্যবহার করে তাপীয় পলাতক প্রক্রিয়া চলাকালীন পরিমাপ করা হয়েছিল। এটি পাওয়া গেছে যে কার্বন ডাই অক্সাইড তাপীয় পালানোর সময় সবচেয়ে বেশি উত্পাদিত হয়েছিল, অন্যান্য গ্যাসের তুলনায় অনেক বেশি অনুপাতের সাথে, কার্বন মনোক্সাইড, মিথেন, ইথিলিন এবং অন্যান্য হাইড্রোকার্বন গ্যাসগুলি অনুসরণ করে। হাইড্রোজেন গ্যাস পরিমাপ করতে যন্ত্রটির অক্ষমতার কারণে, এর ঘনত্ব বিশ্লেষণ করা হয়নি। উপরন্তু, চিত্র 6 (d) তে এই চারটি গ্যাসের অনুপাতের বিশ্লেষণ অনুসারে, কার্বন ডাই অক্সাইড 51.2% এবং কার্বন মনোক্সাইড 22.9%। যাইহোক, থার্মাল রনঅ্যাওয়ে প্রক্রিয়া চলাকালীন প্রচুর পরিমাণে হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন হওয়ার কথা বিবেচনা করে, চিত্র 6 (d) এ দেখানো কার্বন ডাই অক্সাইডের অনুপাত সমস্ত গ্যাস উপাদানের অনুপাত নয়। উৎপন্ন গ্যাসের উচ্চ দাহ্যতার কারণে টিআরের ঝুঁকি বেশি। অতএব, বিশুদ্ধ গ্যাসের অবস্থার অধীনে, তাপ পলাতক আচরণ প্রধানত বিষাক্ততা, শ্বাসরোধ এবং জ্বলনের ঝুঁকি নিয়ে আসে।

এনার্জি স্টোরেজ ব্যাটারির প্রকৃত দৃশ্যে, ব্যাটারি তাপ TR স্পর্শ করার পরে প্রায়ই আগুনের ঘটনা ঘটে, তাই ব্যাটারি সুরক্ষা ভালভ খোলার পরে ইগনিশন অপারেশন করা উচিত এবং ইগনিশনের পরে গ্যাসের তাপমাত্রা বিশ্লেষণ করা উচিত। চিত্র 7-এ দেখানো হয়েছে, বিভিন্ন উচ্চতায় শিখা তাপমাত্রা পরিমাপ করার জন্য পাঁচটি তাপমাত্রা পরিমাপ বিন্দু ব্যাটারির উপরে উল্লম্বভাবে সাজানো হয়েছে। সুরক্ষা ভালভ খোলার পরে, ইগনিশন অবিলম্বে শুরু হয় এবং প্রতিটি পরিমাপ বিন্দুতে তাপমাত্রা তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায়। ব্যাটারির ভিতরে থার্মাল রনঅওয়ের কারণে, প্রচুর পরিমাণে গ্যাস উত্পাদিত হয় এবং নিরাপত্তা ভালভের উপরে একটি হিংসাত্মক জেট আগুন দেখা দেয়। তাপমাত্রার বক্ররেখা থেকে, এটি দেখা যায় যে সর্বোচ্চ তাপমাত্রা প্রাথমিকভাবে 10 সেমি উচ্চতায় ঘটে এবং 5 সেমি এবং 20 সেমি উচ্চতায় তাপমাত্রা প্রায় একই। থার্মাল রনওয়ের পরবর্তী পর্যায়ে, শিখা ধীরে ধীরে হ্রাস পায়, এবং শিখা নিভে না যাওয়া পর্যন্ত গ্যাসের স্থিতিশীল দহন সহ সর্বোচ্চ তাপমাত্রা 5 সেমি উচ্চতায় ঘটে। গ্যাস উৎপাদনের অবস্থার মধ্যে তাপমাত্রার সাথে তুলনা করে, ব্যাটারির উপরের তাপমাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায় শিখা প্রদর্শিত হওয়ার পরে, যেমন চিত্র 7 (b) এ দেখানো হয়েছে। 50% SOC-তে ব্যাটারির উপরে শিখার সর্বোচ্চ তাপমাত্রা প্রায় 750 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছতে পারে এবং 100% SOC-তে ব্যাটারির তাপমাত্রা আরও বেশি, যার সর্বোচ্চ তাপমাত্রা 900 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের বেশি (চিত্র 7 (বি) দেখুন) )

3.4 গুণমান ক্ষতি বিশ্লেষণ

চিত্র 8 50% SOC এবং 100% SOC ব্যাটারির গুণমান ক্ষতি এবং মানের ক্ষতির হার দেখায় গ্যাস উৎপাদনের অবস্থার অধীনে তাপীয় পলায়নকালে। গুণমানে দ্রুত পতনের আগে, উভয় ধরনের SOC ব্যাটারীই প্রায় 100-200g এর ক্ষতি সহ গুণমানের পতনের একটি ধীর পর্যায়ের অভিজ্ঞতা লাভ করে। এই ধীর বংশগত প্রক্রিয়াটি ব্যাটারির নিরাপত্তা ভালভ ডিজাইনের সাথে সম্পর্কিত। যখন ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ চাপ একটি নির্দিষ্ট স্তরে পৌঁছায়, তখন নিরাপত্তা ভালভ সামান্য চাপ ছেড়ে দেবে। সুরক্ষা ভালভ সম্পূর্ণরূপে খোলার কারণে, এই প্রক্রিয়া চলাকালীন গুণমান হ্রাসের হার তুলনামূলকভাবে ধীর। ব্যাটারির ভিতরে গ্যাস বাড়ার সাথে সাথে অভ্যন্তরীণ চাপ ধীরে ধীরে বাড়তে থাকে। অভ্যন্তরীণ চাপ যখন সেফটি ভালভের চাপের সীমায় পৌঁছে যায়, তখন নিরাপত্তা ভালভ ফেটে যায়, যার ফলে প্রচুর পরিমাণে গ্যাস এবং ইলেক্ট্রোলাইট স্প্রে হয়ে যায়, যার ফলে ভর একটি রৈখিক হ্রাস পায়, যেমন চিত্র 8 এ দেখানো হয়েছে। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, গুণমান ক্ষতির হার প্রায় 110 গ্রাম/সেকেন্ড।

ব্যাটারির ভিতরে থাকা একাধিক কোর তাপীয় দৌড়াদৌড়ির সময় গুণমান হ্রাসের হারে একাধিক শিখর সৃষ্টি করে। 50% SOC ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিক্রিয়া ধীর, যথাক্রমে 2.3g/s এবং 1.25g/s এর দুটি ছোট পিকগুলির সাথে সম্পর্কিত। তুলনামূলকভাবে উচ্চ ক্ষমতার কারণে, 100% SOC ব্যাটারিগুলি আরও গুরুতর তাপীয় পলাতক প্রক্রিয়ার সম্মুখীন হয়, যেখানে চিত্র 8 (b) তে দেখানো হয়েছে যথাক্রমে 12.9g/s এবং 15.25g/s এর দুটি সর্বোচ্চ ভর ক্ষতির হার। উপরন্তু, 100% SOC ব্যাটারির জন্য, তাপীয় পলাতক গ্যাস উত্পাদন প্রক্রিয়ার সময় ভর ক্ষতির হারে দুটি ছোট শিখর ছিল।

চিত্র 9 শিখা অবস্থার অধীনে তাপ পলাতক প্রক্রিয়া চলাকালীন ভর পরিবর্তন এবং ভর ক্ষতি হার দেখায়। থার্মাল রনঅ্যাওয়ের প্রক্রিয়াটি সাধারণত গ্যাস উৎপাদনের অবস্থার মতোই হয়, কিন্তু যখন নিরাপত্তা ভালভ খোলা হয়, তখন ভর ক্ষতির হার তুলনামূলকভাবে কম হয়। 50% SOC এবং 100% SOC এর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ভর ক্ষতির হার যথাক্রমে 69.9g/s এবং 92.9g/s। কারণ হল যে নিরাপত্তা ভালভ খোলার সময় ইগনিশন অপারেশন করা হয় এবং কিছু ইলেক্ট্রোলাইট এবং গ্যাস সম্পূর্ণরূপে স্প্রে করা হয় না, তবে এই সময়ে সম্পূর্ণরূপে পুড়ে যায়। যদিও ভর ক্ষতির হার কম, তবুও এটি তাপীয় রনওয়ের দুটি সর্বোচ্চ মানকে ছাড়িয়ে গেছে (50% SOC শিখার দুটি সর্বোচ্চ মান হল 2.05g/s এবং 1.2g/s, এবং 100% SOC-এর দুটি সর্বোচ্চ মান হল 8.05g/s এবং 9.95g/s, উভয়ই গ্যাস উৎপাদন অবস্থার অধীনে ভর ক্ষতির হারের চেয়ে কম)। দুটি অবস্থার অধীনে মোট ভর ক্ষতির তুলনা করে, এটি উপসংহারে পৌঁছানো যেতে পারে যে শিখা অবস্থায় ভর ক্ষতি গ্যাস উৎপাদনের অবস্থার তুলনায় বেশি।

3.5। তাপ রিলিজ হার বিশ্লেষণ

ব্যাটারি নিরাপত্তা ভালভ খোলার পরে, ইগনিশন বাহিত হয়। অক্সিজেন খরচ তত্ত্ব অনুসারে, তাপীয় দহনের অধীনে ব্যাটারির তাপ মুক্তির হার চিত্র 10-এ দেখানো হিসাবে পরিমাপ করা হয়। একটি 50% SOC ব্যাটারির জন্য, ইগনিশনের পরে তাপ মুক্তির হারের প্রথম শিখর হল 57.107 কিলোওয়াট। পরীক্ষার সময় তাপ মুক্তির হারকে একীভূত করলে 20.79 MJ দহন দ্বারা মোট তাপ উৎপন্ন হয়। ইগনিশনের পরে 100% SOC ব্যাটারির প্রথম সর্বোচ্চ তাপ মুক্তির হার হল 62.485 কিলোওয়াট। এর উচ্চ গ্যাস উৎপাদনের হারের কারণে, তাপ নিঃসরণের সবচেয়ে শক্তিশালী মুহুর্তে সর্বোচ্চ তাপ মুক্তির হার 85.667 কিলোওয়াটে পৌঁছায়, যা চিত্র 10 (বি) এ দেখানো 50% SOC ব্যাটারির তাপ মুক্তির হার থেকে অনেক বেশি। সম্পূর্ণ পরীক্ষামূলক তাপ মুক্তির হার একীভূত করার পরে, দহন দ্বারা উত্পন্ন মোট তাপ হল 25.97 MJ। যদিও 50% SOC ব্যাটারির তাপীয় দৌড় এবং শিখার সময়কাল বেশি, তাদের মোট জ্বলন তাপ 100% SOC ব্যাটারির চেয়ে মাত্র 5.18MJ কম।

4. উপসংহার

(1) ব্যাটারির পৃষ্ঠের তাপমাত্রায় SOC-এর প্রভাব অগ্নিশিখার চেয়ে বেশি। গ্যাস এবং শিখা অবস্থায়, থার্মাল রানঅ্যাওয়ের সময় 100% SOC ব্যাটারির সর্বোচ্চ পৃষ্ঠের তাপমাত্রা 50% SOC ব্যাটারির চেয়ে বেশি, একই SOC-তে, গ্যাস এবং শিখা অবস্থায় ব্যাটারির পৃষ্ঠের তাপমাত্রা প্রায় একই

(2) শিখার তাপমাত্রা গ্যাস উৎপাদনের তাপমাত্রার চেয়ে অনেক বেশি। 100% SOC ব্যাটারির থার্মাল রনঅ্যাওয়ে দ্বারা উত্পন্ন গ্যাসের তাপমাত্রা 325.7 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছতে পারে, যখন শিখা শিখার তাপমাত্রা 900 ডিগ্রি সেলসিয়াস অতিক্রম করতে পারে। গ্যাস ইগনিশনের পরে, এটি ব্যাটারির উপরে এবং চারপাশের পরিবেশের উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে, প্রধানত এতে প্রতিফলিত হয় পরিবেশের উপর উচ্চ-তাপমাত্রার শিখার বিকিরণ প্রভাব। আগুনের বাহ্যিক উত্সের অনুপস্থিতিতে, প্রচুর পরিমাণে গ্যাস জমে বিষক্রিয়া, শ্বাসরোধ এবং বিস্ফোরণের ঝুঁকি তৈরি করতে পারে।

(3) 50% SOC এবং 100% SOC ব্যাটারির জন্য, গ্যাস উৎপাদনের পরিস্থিতিতে সর্বোচ্চ ভর ক্ষতির হার শিখার অবস্থার তুলনায় বেশি, এবং ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ কাঠামো এবং তাপীয় পলাতক প্রক্রিয়া সর্বোচ্চ ভর ক্ষতির হারের উপর ভিত্তি করে নির্ধারিত হয়। . থার্মাল রানঅ্যাওয়ে দহনের পরে 100% SOC ব্যাটারির সর্বোচ্চ তাপ মুক্তির হার তুলনামূলকভাবে বেশি, তবে 50% SOC ব্যাটারির তাপীয় দৌড়ের সময়কাল দীর্ঘ এবং শিখা দীর্ঘ সময়ের জন্য বিদ্যমান। 50% SOC এবং 100% SOC ব্যাটারির দহন দ্বারা মুক্তিপ্রাপ্ত মোট তাপ মাত্র 5.18 MJ ভিন্ন।