बिजली और ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक को कोशिकाओं के श्रृंखला और समानांतर कनेक्शन द्वारा इकट्ठा किया जाता है, फिर भी कोशिकाएं एक दूसरे के सीधे संपर्क में नहीं होती हैं। चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान लिथियम आयन कोशिकाओं की मात्रा में विस्तार होता है, इसलिए यांत्रिक तनाव को अवशोषित करने के लिए कोशिकाओं के बीच बफर सामग्री की व्यवस्था की जानी चाहिए। वर्तमान में, गतिशील बफरिंग और स्थैतिक सहायक आवश्यकताओं दोनों को पूरा करने के लिए फोम सामग्री को व्यापक रूप से अपनाया जाता है।
01 लिथियम आयन बैटरी मॉड्यूल की सूजन की घटना
लिथियम आयन बैटरियों को स्पष्ट रूप से "रॉकिंग चेयर बैटरी" नाम दिया गया है: संभावित अंतर से संचालित, लिथियम आयन विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने और जारी करने के लिए कैथोड और एनोड के बीच आगे और पीछे घूमते हैं।
फिर भी, कैथोड और एनोड सक्रिय सामग्रियों के अंदर और बाहर Li⁺ के अंतर्संबंध और विकेंद्रीकरण से सक्रिय पदार्थों का आयतन विस्तार होता है। ऐसी सूजन दो श्रेणियों में आती है: प्रतिवर्ती सूजन और अपरिवर्तनीय सूजन। जैसे-जैसे चार्ज{2}}डिस्चार्ज चक्र बढ़ता है, अपरिवर्तनीय सूजन लगातार जमा होती रहती है।
कोशिका सूजन के तीन मूल कारण हैं: इलेक्ट्रोकेमिकल सूजन, गैस उत्पादन सूजन और तापमान प्रभाव।
एपॉक्सी बोर्ड आमतौर पर दोपहिया इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए लेड{0}एसिड बैटरियों के बीच बफर सामग्री के रूप में उपयोग किए जाते हैं। हालाँकि, एपॉक्सी बोर्ड में उच्च भंगुरता और शून्य लचीलापन होता है, जो सेल विस्तार बल को अवशोषित करने में विफल रहता है। इसलिए, अपनी अत्यधिक कम लागत के बावजूद, वे लिथियम आयन बैटरी पैक के लिए बफर सामग्री के रूप में अनुपयुक्त हैं।
सिलिकॉन {{0}एनोड लिथियम {{1}आयन बैटरियां कार्बन {{2}एनोड समकक्षों की तुलना में अत्यधिक उच्च ऊर्जा घनत्व प्रदान करती हैं, जो बैटरी ऊर्जा घनत्व को और बढ़ाने के लिए एक प्रभावी दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करती हैं। फिर भी उनकी अत्यधिक सूजन दर (100 चक्रों के बाद मोटाई 15%-30% बढ़ जाती है) ने लंबे समय से बड़े पैमाने पर व्यावसायिक अनुप्रयोग में बाधा उत्पन्न की है।
बफर सामग्री के 02 मुख्य प्रकार
बैटरी की पूरी सेवा अवधि के दौरान सेल सूजन एक अंतर्निहित विशेषता है। सूजन के कारण होने वाले प्रतिकूल प्रभावों को कम करना बैटरी चक्र जीवन को बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण हो जाता है।
अपरिवर्तनीय सेल सूजन को पर्याप्त रूप से बफर करने में विफलता से क्षमता में गिरावट में और तेजी आएगी।
लिथियम आयन कोशिका सूजन को नियंत्रित करने वाले चार मुख्य नियम:
स्थानिक वितरण: मध्य क्षेत्र में विस्तार बल किनारों की तुलना में अधिक है।
क्षमता सहसंबंध: बड़ी सेल क्षमता उच्च सूजन दर से मेल खाती है (ऊर्जा भंडारण कोशिकाओं में आम तौर पर बड़ी क्षमता होती है)।
कोशिका रसायन विज्ञान: टर्नरी कोशिकाएं एलएफपी कोशिकाओं की तुलना में अधिक गंभीर रूप से सूज जाती हैं। NCM811 कोशिकाएं 6%-8% की सूजन दर प्राप्त करती हैं, जबकि LFP कोशिकाएं केवल 3%-5% तक पहुंचती हैं। सामान्य तौर पर, उच्च ऊर्जा घनत्व वाली कोशिकाएं उच्च सूजन दर प्रदर्शित करती हैं।
चक्र गणना: चार्ज {{0} डिस्चार्ज चक्र बढ़ने के साथ अपरिवर्तनीय सूजन जमा हो जाती है, जिससे समग्र कोशिका विस्तार में वृद्धि होती है।
इसलिए बफर सामग्री मॉड्यूल के लिए अपरिहार्य घटक हैं, जो तीन मुख्य कार्य करती हैं: दबाव वितरण, विस्थापन मुआवजा, थर्मल इन्सुलेशन और लौ मंदता।
(1) सिलिकॉन फोम
बेस सिलिकॉन रेज़िन का घनत्व 1.17 ग्राम/सेमी³ है; झाग बनने के बाद, घनत्व घटकर 0.16–0.20 ग्राम/सेमी³ हो जाता है। यह UL94-V0 ऊर्ध्वाधर लौ मंदता और कम संपीड़न सेट प्राप्त करता है। मजबूत विस्तार बल के साथ उच्च क्षमता वाले ऊर्जा भंडारण मॉड्यूल के लिए सिलिकॉन फोम की सिफारिश की जाती है।
(2) ईवीए फोम
ईवीए फोम चप्पल तलवों जैसे दैनिक उत्पादों में व्यापक रूप से देखा जाता है। उपयोगकर्ता इसकी स्पष्ट खामी देख सकते हैं: लंबे समय तक उपयोग के बाद एड़ी का हिस्सा स्थायी रूप से चपटा हो जाता है, जो ईवीए के उच्च संपीड़न सेट का संकेत देता है। ईवीए फोम कम लागत वाला है और मुख्य रूप से प्रिज्मीय सेल मॉड्यूल के बीच लगाया जाता है।
(3) सीआर फोम
सीआर फोम, पूरा नाम क्लोरोप्रीन रबर फोम, UL94 V-0 ज्वाला मंदक प्रमाणन और RoHS पर्यावरण मानकों का अनुपालन करता है। विशेषताएं: कम घनत्व, हल्का वजन, कम कठोरता, उच्च संपीड़न, उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेशन और लौ मंदता, बेहतर लचीलापन और लंबी सेवा जीवन।
(4) पीयू फोम
पीयू पॉलीयूरिया और संशोधित पॉलीयूरेथेन सहित अनगिनत सूक्ष्म छिद्रों और पॉलीयुरेथेन राल ढांचे से बने कॉपोलिमर को संदर्भित करता है। पीयू थोड़ा निम्नतर संपीड़न लचीलापन प्रदान करता है और इसका उपयोग ज्यादातर पाउच सेल मॉड्यूल के बीच किया जाता है। विशेषताएं: छिद्रपूर्ण संरचना, कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति, सभ्य रिबाउंड और वायु पारगम्यता, कम हिस्टैरिसीस हानि, उच्च संपीड़न भार अनुपात, अच्छा लौ प्रतिरोध, और थर्मल उम्र बढ़ने, आर्द्रता उम्र बढ़ने और गतिशील थकान के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध।
(5) एमपीपी फोम
एमपीपी एक झरझरा फोमयुक्त पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) सामग्री है जो सब्सट्रेट के अंदर कई माइक्रोन- आकार के बुलबुले उत्पन्न करने के लिए स्वच्छ सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड तकनीक के माध्यम से निर्मित होती है। एमपीपी RoHS और REACH मानकों को पूरा करता है और नए ऊर्जा उद्योग में व्यापक रूप से लागू होता है। विशेषताएं: हल्के वजन, उच्च शक्ति, कुशल प्रभाव ऊर्जा अवशोषण, उत्कृष्ट लौ मंदता और गर्मी प्रतिरोध।
(6) एयरजेल
उपरोक्त सामग्रियां लोचदार सब्सट्रेट हैं जो मुख्य रूप से कोशिका विस्तार बल को अवशोषित करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। एयरजेल एक और व्यापक रूप से अपनाया गया अंतर-सेल सामग्री है जो थर्मल इन्सुलेशन और लौ मंदता पर केंद्रित है; इसमें मध्यम बफरिंग प्रदर्शन प्रदान करने के लिए अच्छी संपीड़न क्षमता भी है। उदाहरण के लिए, 1P13S मॉड्यूल पर लगभग 200 kgf के भार के तहत, 2.0 मिमी मोटी एयरजेल शीट लगभग 1.5 मिमी तक संकुचित हो जाती है।
एयरजेल थर्मल इंसुलेशन शीट सिलिका एयरजेल और सिरेमिक फाइबर सब्सट्रेट से बनी मिश्रित सामग्री हैं। उनमें कम घनत्व, उच्च सरंध्रता, उच्च तापमान प्रतिरोध और कम तापीय चालकता होती है, जो थर्मल रनवे के दौरान कोशिकाओं के बीच गर्मी के प्रसार को प्रभावी ढंग से रोकती है।
