वर्तमान ऑन-रोड वाहनों से लेकर भविष्य के विद्युतीकृत विमानों तक, बैटरी अनुप्रयोगों में ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की सुरक्षा और विश्वसनीयता महत्वपूर्ण है।बाजार में प्रवेश करने से पहले, सभी बैटरी सिस्टम यह पुष्टि करने के लिए गहन समीक्षा और प्रमाणन से गुजरते हैं कि वे तापमान में उतार-चढ़ाव, बार-बार चार्जिंग और डिस्चार्जिंग और ड्राइविंग चक्रों की पूरी श्रृंखला सहित नियमित और चरम दोनों स्थितियों में सुरक्षित रूप से काम करते हैं।

"बैटरी सुनिश्चित करने के लिएसुरक्षाएनआरईएल के इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी स्टोरेज ग्रुप के वरिष्ठ वैज्ञानिक, एनआरईएल के डोनल फाइनगन ने कहा, "निर्माताओं को बैटरी सिस्टम डिजाइन करना चाहिए जो सबसे खराब स्थिति के दौरान जोखिम को कम करता है।"व्यक्तिगत कोशिकाएँदुर्लभ हैं, लेकिन हजारों कोशिकाओं वाले बैटरी पैक समग्र जोखिम को बढ़ाते हैं।

एकल सेल विफलता के कारण अत्यधिक तापमान से थर्मल भगोड़ा हो सकता है, जिससे खतरनाक और जहरीली आग लग सकती है जो पूरे बैटरी पैक में फैल जाती है।

थर्मल सुरक्षा राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (एनआरईएल) के केंद्र में हैबैटरी अनुसंधान.प्रयोगशाला के वैज्ञानिक बैटरी प्रणालियों का विस्तृत थर्मल लक्षण वर्णन प्रदान करते हैं, जो उद्योग-मानक पास/असफल प्रमाणन प्रक्रिया से परे देखते हैं, यह समझने के लिए कि विफलता से पहले, उसके दौरान और बाद में बैटरी संरचनाओं के भीतर वास्तव में क्या होता है।

जैसे-जैसे बैटरियों की मांग बढ़ती जा रही है, एनआरईएल विशेषज्ञ संभावित बैटरी खतरों की पहचान करने और राष्ट्रव्यापी बैटरी सुरक्षा अनुसंधान में तेजी लाने के लिए नए दृष्टिकोण विकसित करने के लिए समर्पित हैं।

एक अध्ययन प्रकाशित हुआमेंप्रकृति संचारथर्मल रनवे व्यवहार की परिवर्तनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए एक नई तकनीक प्रदान करता है, जो पूर्व एनआरईएल शोध से ली गई है जिसमें सेल के उत्सर्जित द्रव्यमान और गर्मी उत्पादन के बीच सहसंबंध पाया गया है।

परंपरागत रूप से, थर्मल लक्षण वर्णन उन्नत उपकरणों और क्षमताओं पर निर्भर करता है - जैसे कि फ्रैक्शनल थर्मल रनवे कैलोरीमीटर - बैटरी विफलता के दौरान गर्मी उत्पादन निर्धारित करने और सुरक्षित और हल्के बैटरी पैक को प्रभावी ढंग से डिजाइन करने के लिए आवश्यक सटीक थर्मल माप प्रदान करने के लिए।

हालाँकि, यह उपकरण व्यापक रूप से उपलब्ध नहीं है, जिससे ये मूल्यांकन महंगे और समय लेने वाले दोनों हो जाते हैं और बैटरी पैक में नए सेल प्रकारों के तेजी से समावेशन में बाधा आती है।

प्रारंभिक चरण के नवाचारों के लिए एक अधिक सुलभ प्रक्रिया शोधकर्ताओं को संभावित कोशिकाओं के जोखिमों को समझने और अधिक तेज़ी से अनुकूलित बैटरी डिज़ाइन पेश करने की अनुमति देगी।उपभोक्ता मांगतेज़ चार्जिंग, बढ़ी हुई वाहन रेंज और बेहतर जीवनकाल के लिए।

एनआरईएल के इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी स्टोरेज समूह में जर्नल लेख के सह-लेखक और वरिष्ठ वैज्ञानिक पॉल गैस्पर ने कहा, "यह अध्ययन एक सरलीकृत समाधान का प्रस्ताव करता है।""हालांकि बैटरियों के विफल होने के कई तरीके हैं, हमारे मॉडल कुछ विफलता विशेषताओं के बीच संबंध दिखाते हैं।"

एनआरईएल के नवीनतम शोध ने सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया कि कैसे सुव्यवस्थित, कम लागत वाले माप, जैसे कि थर्मल रनवे के दौरान उत्सर्जित द्रव्यमान, का उपयोग नए सेल प्रकारों के लिए जटिल थर्मल व्यवहारों की सटीक भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है, जिन्हें आम तौर पर महंगी कैलोरीमेट्री माप की आवश्यकता होती है।

फाइनगन ने कहा, "किसी भी आकार की कंपनियां इस सूचित दृष्टिकोण का उपयोग कर सकती हैं।""हालांकि हम अभी भी आधिकारिक सुरक्षा परीक्षण के लिए कैलोरीमीटर का उपयोग करने की सलाह देते हैं, यह दृष्टिकोण अनुसंधान के उस चरण में आगे बढ़ने से पहले आपके विनिर्देशों के लिए सबसे सुरक्षित बैटरी विकल्पों को कम करने में मदद कर सकता है।"

इस प्रक्रिया को डिजाइन करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एनआरईएल और नासा द्वारा बनाए गए ओपन-एक्सेस बैटरी विफलता डेटाबैंक में उपलब्ध वाणिज्यिक लिथियम-आयन कोशिकाओं से कैलोरीमेट्री माप का लाभ उठाया।

सबसे बड़े सार्वजनिक डेटाबेस के रूप में, जिसमें थर्मल रनवे से गुजरने वाली कोशिकाओं के बारे में जानकारी होती है, बैटरी विफलता डेटाबैंक ने मशीन लर्निंग मॉडल को प्रशिक्षित करने के लिए आवश्यक उच्च-गुणवत्ता और मजबूत डेटा प्रदान किया है ताकि यह पता लगाया जा सके कि किस प्रकार की बैटरी पूर्वानुमानित विफलता विशेषताओं को प्रदर्शित करती है।

यह नया दृष्टिकोण ऊर्जा भंडारण नवप्रवर्तकों को न्यूनतम खर्च और प्रयास के साथ नई बैटरी डिजाइनों के सुरक्षा जोखिमों का सटीक और तेजी से अनुमान लगाने में सक्षम बनाएगा।

इन थर्मल विशेषताओं का मूल्यांकन करने के तेज़, आसान तरीके बैटरी अनुसंधान समुदाय को फिर से सक्रिय करेंगे, विद्युतीकृत परिवहन और ग्रिड-स्केल स्टोरेज जैसे अनुप्रयोगों के लिए अगली पीढ़ी के बैटरी पैक की सुरक्षा सुनिश्चित करने के हमारे सामान्य लक्ष्य में निर्माताओं और सिस्टम डिजाइनरों को एकजुट करेंगे।