ظاهرة التزايد الحراري | Thermal Runaway التي تتعرض لها بطاريات الليثيوم وكيف نتجنبها.
للدراسات والإستشارات الهندسية ::
https://wa.me/0096503916390
صفحة سولانا على الفيس بوك::
facebook.com/Solana4Energy
صفحة سولانا على الفيس بوك::
linkedin.com/Solana4Energy
قناة التليجرام ::
https://t.me/+yC8_39230UIxODlk
واتساب ::
00966503916390
للإشتراك في القناة ::
/ @solanapv
--------------------------------------------
0:00 المقدمة
1:13 معنى ظاهرة التزايد الحراري ( Thermal Runaway ) التي تتعرض لها بطاريات الليثيوم
2:18 أسباب ظاهرة ال التزايد الحراري
6:40 مؤشرات تدل على ظاهرة التزايد الحراري
8:45 نصائح حول الممارسات الصحيحة للتعامل مع بطاريات الليثيوم
12:00 الخاتمة
بطاريات الليثيوم و ظاهرة التزايد الحراري Thermal Runaway
ظاهرة الـ Thermal Runaway يقصد بها إرتفاع درجة حرارة البطارية بزيادة متسارعة و بطريقة لا يمكن السيطرة عليها حينما تتعرض البطاري. فيما يلي أهم الأسباب الرئيسية وراء حدوث ذلك :
1- قصر في الدائرة الداخلية للبطارية: يمكن أن يحدث قصر الدائرة بسبب تعرض البطارية لأضرار مادية أو نتيجة عيوب في التصنيع أو بسبب إنهيار العوازل الداخلية بين الخلايا. وحينما يحدث إتصال بين الأنود والكاثود بشكل مباشر، يتسبب ذلك في زيادة سريعة في درجة الحرارة للبطارية.
2 - الشحن الزائد أو التفريغ الزائد: يؤدي تجاوز حدود الشحن أو التفريغ الموصى بهما في النشرة الفنية للبطارية إلى إجهاد البطارية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها وقد يؤدي ذلك إلى دخول البطارية في حالة الـ " Thermal Runaway ".
3- التعرض لمصادر حرارة خارجية: يمكن أن يؤدي التعرض لدرجات حرارة عالية محيطة بالبطارية إلى دخول البطارية في حالة التزايد الحراري.
4 - إنهيار وتحلل الإلكترولايت ( المحلول الكهربائي أو وسيط نقل الشحنات بين الأنود والكاثود للبطارية ): عند درجات الحرارة المرتفعة، يمكن أن ينهار الإلكترولايت، ينتج عن إنهيار وسيط نقل الشحنات في بطاريات الليثيوم " Electrolyte " إنبعاث غازات وحرارة عالية قد تؤدي بدورها إلى دخول خلايا البطارية او أحدها في حالة التزايد الحراري " Thermal Runaway ".
5 - أنظمة إدارة البطاريات رديئة الجودة (BMS): قد يفشل نظام إدارة البطارية BMS في تنظيم الشحن والتفريغ بشكل صحيح، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة للبطارية أو أحد خلاياها بطريقة لا يمكن التحكم فيها.
6 - العمر : البطاريات القديمة أو المستخدمة بشكل كبير أكثر عرضة لظهور مشكلات داخلية يمكن أن تؤدي إلى ظاهرة التزايد الحراري.
ظاهرة الـ Thermal Runaway في بطاريات الليثيوم تشكل خطورة عالية حال حدوثها، حيث تصحب إرتفاع درجة الحرارة للبطارية إلى مستوى كبير جداً إنبعاث للغازات والدخان الكثيف وقد تتسبب الغازات المنبعثة في حدوث إنفجار إذا كانت في محيط مساحة مغلقة وقد تنتهي ظاهرة التزايد الحراري بالحريق الذي يصعب إخمادة خلال وقت قصير.
فهم هذه الأسباب أمر في منتهى الأهمية لمراعاة عوامل الحماية الفعالة وضمان التشغيل الآمن لبطاريات الليثيوم.
كيف تحدث عملية التزايد الحراري ؟
في البداية تتعرض أحد خلايا البطارية لأحد العوامل التي ذكرناها سابقاً والتي تعد بمثابة المحفز الأولي لتطور حالة التزايد الحراري. قد يكون العامل قصر الدائرة الداخلية للبطارية او شحن زائد للبطارية او تلف مادي او التعرض لدرجة حرارة خارجية عالية.
بعد ذلك تبدأ حرارة بطارية الليثيوم في الإرتفاع إلى أن ينهار ويتفكك الإلكترولايت - وسيط نقل الشحنات بين الأنود والكاثود في البطارية- وتنهار معه المكونات الداخلية للبطارية. تحلل الإلكترولايت نتيجة زيادة درجة الحرارة يقود البطارية إلى سلسلة من التفاعلات التي تنتج عنها غازات وإرتفاع أكبر لدرجة الحرارة. إستمرار إرتفاع درجة الحرارة يؤدي إلى تسرب الغازات خارج البطارية قد يؤدي ضغط الغازات المرتفع إلي حدوث إنفجار وقد ينشب الحريق في بعض الأحيان نتيجة الإنفجار والحرارة العالية.
تدخل البطارية في ما يشبه الحلقة المفرغة حيث مع كل إرتفاع إضافي في درجة الحرارة تنهار المكونات الداخلية للبطارية وتتحلل أكثر مسببة سلسلة جديدة من التفاعلات والتي بدورها تقود إلى إرتفاع أكبر في درجة الحرارة وهكذا.
من أجل تجنب تعرض بطاريات الليثيوم لحوادث التزايد الحراري يجب ضمان جودة نظام إدارة البطارية Battery Management System ( BMS ) والحفاظ على البطارية من التعرض للتلف المادي و ضمان ممارسات الشحن والتفريغ الصحيح للبطارية وعدم تعرضها لمصادر حرارة خارجية تحت أي ظرف.
أبرز المؤشرات على بداية حالة التزايد الحراري في بطاريات الليثيوم.
١- ارتفاع درجة الحرارة السريع حيث تصبح البطارية ساخنة بشكل غير عادي عند لمسها.
٢- الانتفاخ أو التورم لغلاف البطارية نتيجة تراكم الغازات داخل البطارية.
٣-أصوات توحي بتسرب الغازات من غلاف البطارية إلى خارجها.
٤- تصاعد الدخان وانتشار الروائح الكيميائية القوية.
٥- تغير لون البطارية وقد تظهر عليها أو على محيطها علامات الاحتراق أو الذوبان.
في حال لاحظت أيًا من هذه المؤشرات، من الضروري جداً نقل البطارية إلى مكان آمن وتجنب التعامل معها بشكل مباشر