بیٹری تھرمل مینجمنٹ
مائع کولڈ پلیٹیں ای وی بیٹری کولنگ کے لیے کیوں ضروری ہیں۔
لیتھیم-آئن بیٹریوں نے ہمارے توانائی کو ذخیرہ کرنے اور استعمال کرنے کا طریقہ بدل دیا ہے۔ الیکٹرک گاڑیوں اور توانائی کے ذخیرہ کرنے کے نظام سے لے کر صنعتی آلات اور تیز-چارجنگ ایپلی کیشنز تک، بیٹریوں سے اب توقع کی جاتی ہے کہ وہ زیادہ طاقت، زیادہ کام کرنے کا وقت، اور تیز رفتار چارجنگ فراہم کریں گی۔
تاہم، اعلی توانائی کی کثافت ایک اہم انجینئرنگ چیلنج لاتی ہے: حرارت۔
ہر بیٹری پیک آپریشن کے دوران حرارت پیدا کرتا ہے۔ چارج کرنے سے گرمی پیدا ہوتی ہے۔ خارج ہونے سے گرمی پیدا ہوتی ہے۔ ہائی-پاور ایپلی کیشنز، خاص طور پر تیز چارجنگ اور ہائی کرنٹ ڈسچارج، گرمی کی پیداوار کو مزید بڑھا سکتے ہیں۔
چیلنج صرف بیٹری پیک سے گرمی کو ہٹانا نہیں ہے۔ اصل چیلنج ہر بیٹری سیل کو ایک مستحکم درجہ حرارت کی حد کے اندر برقرار رکھنا ہے جبکہ خلیوں کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کو کم سے کم کرنا ہے۔
یہ وہ جگہ ہے۔بیٹری تھرمل مینجمنٹضروری ہو جاتا ہے.
ایک موثر تھرمل مینجمنٹ سسٹم بیٹری کی کارکردگی کو بہتر بنانے، سروس لائف بڑھانے، چارجنگ کی کارکردگی کو برقرار رکھنے اور حفاظتی خطرات کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔ جدید کے لیےای وی بیٹریاںاور توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام،ایلومینیم مائع کولڈ پلیٹوں کے ساتھ مائع کولنگسب سے زیادہ قابل اعتماد حل میں سے ایک بن گیا ہے.
بیٹری تھرمل مینجمنٹ کیوں اہمیت رکھتی ہے۔
لیتھیم-آئن بیٹریاں درجہ حرارت کے لیے انتہائی حساس ہوتی ہیں۔
زیادہ تر لتیم- آئن خلیے نسبتاً تنگ درجہ حرارت کی حد میں، عام طور پر تقریباً 15 ڈگری سے 35 ڈگری کے اندر کام کرتے ہیں۔ جب بیٹری کا درجہ حرارت اس حد سے باہر جاتا ہے تو الیکٹرو کیمیکل کارکردگی میں کمی آنا شروع ہو جاتی ہے۔
ایک بیٹری تھرمل مینجمنٹ سسٹم (BTMS) پورے بیٹری پیک میں گرمی کی پیداوار، گرمی کو ہٹانے، اور درجہ حرارت کی تقسیم کو کنٹرول کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
ایک اچھی طرح سے ڈیزائن کردہ تھرمل مینجمنٹ سسٹم کو تین اہم اہداف حاصل کرنے کی ضرورت ہے:
*** خلیات کو زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد کے اندر برقرار رکھیں
*** انفرادی خلیوں کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کو کم کریں۔
***ہائی-پاور آپریشن کے دوران زیادہ گرم ہونے سے بچیں۔
یہ خاص طور پر اہم ہے کیونکہ بیٹری سسٹم زیادہ طاقتور ہو جاتا ہے۔
مثال کے طور پر، الیکٹرک گاڑی کے بیٹری پیک میں سینکڑوں یا اس سے بھی ہزاروں انفرادی خلیے شامل ہو سکتے ہیں۔ اگر کچھ خلیے دوسروں کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ گرم ہوتے ہیں، تو پورا بیٹری پیک غیر مساوی عمر رسیدگی کا شکار ہو سکتا ہے۔
گرم ترین خلیات عام طور پر پیک کی مجموعی حد کا تعین کرتے ہیں۔
دوسرے لفظوں میں، بیٹری پیک اتنا ہی مضبوط ہوتا ہے جتنا اس کے کمزور ترین تھرمل پوائنٹ۔
جب بیٹریاں بہت زیادہ گرم ہوجاتی ہیں تو کیا ہوتا ہے؟
حرارت لیتھیم-آئن بیٹری کی کارکردگی اور زندگی بھر کو متاثر کرنے والے سب سے بڑے عوامل میں سے ایک ہے۔
جب بیٹری کا درجہ حرارت بہت زیادہ بڑھ جاتا ہے تو کئی مسائل پیدا ہو سکتے ہیں۔
1. تیزی سے بیٹری کا انحطاط
اعلی درجہ حرارت لیتھیم-آئن سیلز کے اندر ناپسندیدہ کیمیائی رد عمل کو تیز کرتا ہے۔
وقت گزرنے کے ساتھ، یہ اس کی قیادت کر سکتا ہے:
>>>بیٹری کی صلاحیت میں کمی
>>>اندرونی مزاحمت میں اضافہ
>>>سائیکل کی مختصر زندگی
>>>کم چارجنگ کی کارکردگی
ایک بیٹری جو بلند درجہ حرارت پر مسلسل کام کرتی ہے، کنٹرول شدہ تھرمل حالات میں برقرار رکھنے والی بیٹری کے مقابلے میں زیادہ تیزی سے کارکردگی کھو سکتی ہے۔
2. حفاظتی خطرات میں اضافہ
حد سے زیادہ گرمی لیتھیم-آئن سیلز کے اندر خطرناک حالات پیدا کر سکتی ہے۔
جب اندرونی درجہ حرارت محفوظ حدوں سے بڑھ جاتا ہے، تو بیٹری کا مواد غیر مستحکم ہو سکتا ہے۔ شدید حالات میں، یہ تھرمل بھاگنے کو متحرک کر سکتا ہے، جہاں حرارت کی پیداوار خود کو برقرار رکھنے والی-بن جاتی ہے اور ایک خلیے سے دوسرے خلیے میں پھیل جاتی ہے۔
یہی وجہ ہے کہ ضرورت سے زیادہ گرمی جمع ہونے سے روکنا ای وی اور انرجی اسٹوریج بیٹری ڈیزائن میں ایک بنیادی ضرورت ہے۔
3. کم چارجنگ کارکردگی
تیز چارجنگ بیٹریوں پر اہم تھرمل دباؤ ڈالتی ہے۔
زیادہ-موجودہ چارجنگ کے دوران، لتیم آئن الیکٹروڈ کے درمیان تیزی سے حرکت کرتے ہیں۔ اگر گرمی کو مؤثر طریقے سے نہیں ہٹایا جا سکتا ہے، تو بیٹری کی صحت کی حفاظت کے لیے چارجنگ کی رفتار کو کم کرنے کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔
یہ ایک براہ راست تنازعہ پیدا کرتا ہے:
صارفین تیز چارجنگ چاہتے ہیں۔
بیٹری انجینئرز کو گرمی کے بہتر کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔
موثر تھرمل مینجمنٹ سیل کے مستحکم درجہ حرارت کو برقرار رکھتے ہوئے گرمی کو تیزی سے ہٹا کر اس چیلنج کو حل کرنے میں مدد کرتا ہے۔
کیوں درجہ حرارت کی یکسانیت اتنی ہی اہم ہے۔
بہت سے لوگوں کا خیال ہے کہ بیٹری کولنگ صرف درجہ حرارت کو کم کرنے کے بارے میں ہے۔
تاہم، درجہ حرارت کی یکسانیت بھی اتنی ہی اہم ہے۔
ایک بیٹری پیک میں سینکڑوں سیل ایک ساتھ جڑے ہو سکتے ہیں۔ اگر پیک کا ایک حصہ دوسرے علاقے سے زیادہ گرم کام کرتا ہے، تو ان خلیات کی عمر مختلف ہوگی۔
مثال کے طور پر:
گرم خلیات تیزی سے خراب ہوتے ہیں۔
ٹھنڈے خلیے بہتر کارکردگی کو برقرار رکھتے ہیں۔
مجموعی طور پر بیٹری کے انتظام کے نظام کو کمزور ترین خلیوں کی بنیاد پر آپریشن کو محدود کرنا چاہیے۔
لہذا، بیٹری تھرمل مینجمنٹ کا مقصد صرف یہ نہیں ہے:
"بیٹری کو ٹھنڈا کرو۔"
اصل مقصد یہ ہے:
"ہر سیل کو ایک جیسے اور بہترین درجہ حرارت پر کام کرتے رہیں۔"
یہ ایک وجہ ہے۔مائع کولنگ سسٹمجدید بیٹری پیک میں تیزی سے عام ہو گیا ہے.
بیٹری پیک کے لیے ایئر کولنگ بمقابلہ مائع کولنگ
ابتدائی الیکٹرک گاڑیاں اور کم-پاور والے بیٹری سسٹم اکثر ایئر کولنگ کا استعمال کرتے تھے کیونکہ یہ سادہ، ہلکا پھلکا اور سستا تھا۔
تاہم، جیسے جیسے بیٹری کی توانائی کی کثافت اور چارجنگ کی رفتار میں اضافہ ہوا، روایتی ہوا کی ٹھنڈک نے حدود کو ظاہر کرنا شروع کیا۔
ایئر کولنگ کی حدود
مائع کولنٹ کے مقابلے ہوا میں نسبتاً کم تھرمل چالکتا ہے۔
یہاں تک کہ پنکھے اور ہوا کے بہاؤ کے چینلز کے ساتھ، بیٹری کے گھنے ماڈیولز سے بڑی مقدار میں گرمی کو ہٹانا مشکل ہو جاتا ہے۔
عام چیلنجوں میں شامل ہیں:
خلیات کے درمیان ناہموار ٹھنڈک
کولنگ کی محدود صلاحیت
بڑی جگہ کی ضروریات
مداحوں کی طرف سے زیادہ شور
تیز چارجنگ کو سپورٹ کرنے میں دشواری
کم-پاور ایپلی کیشنز کے لیے، ایئر کولنگ اب بھی موزوں ہو سکتی ہے۔
لیکن کے لیےاعلی-کارکردگی والی EV بیٹریاںاور توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام، مضبوط کولنگ کی صلاحیت کی ضرورت ہے۔
کیوں مائع کولنگ ترجیحی حل بن گیا ہے۔
مائع کولنگبیٹری کے خلیات سے حرارت کو دور منتقل کرنے کے لیے کولنٹ، عام طور پر پانی-گلائیکول کا مرکب استعمال کرتا ہے۔
ہوا کے مقابلے میں، مائع کولنٹ میں ہے:
*** گرمی کی زیادہ گنجائش
***بہتر تھرمل چالکتا
*** گرمی کی منتقلی کی زیادہ موثر صلاحیت
A بیٹری پیک کے لیے مائع کولنگ پلیٹبیٹری ماڈیولز کے نیچے یا اس کے ساتھ نصب گرمی کی منتقلی کا براہ راست راستہ فراہم کرتا ہے۔
بیٹری سیل
↓
تھرمل انٹرفیس مواد (TIM)
↓
↓
کولنٹ چینل
↓
بیرونی کولنگ سسٹم
یہ ڈیزائن پورے بیٹری پیک میں درجہ حرارت کی بہتر یکسانیت کو برقرار رکھتے ہوئے گرمی کو زیادہ مؤثر طریقے سے ہٹانے کی اجازت دیتا ہے۔
جدید EV بیٹریوں، توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام، اور اعلی-پاور ایپلی کیشنز کے لیے،مائع کولنگترجیحی تھرمل مینجمنٹ نقطہ نظر بن گیا ہے.
