کس طرح لتیم بیٹری ایلومینیم کیسز تھرمل مینجمنٹ کو بہتر بناتے ہیں-بیٹرری کی دیرپا کارکردگی

جیسے جیسے عالمی نئی توانائی کی صنعت تیز ہوتی ہے-برقی گاڑیاں (EVs) اور توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام (ESS) مرکزی دھارے میں شامل ہوتے ہیں-بیٹری کی کارکردگی اور عمر کا تعین کرنے والا ایک اہم عنصر اکثر مرکزی مرحلہ لیتا ہے: تھرمل مینجمنٹ۔ لیتھیم-آئن بیٹریاں، جو کہ جدید توانائی کے آلات کی ریڑھ کی ہڈی ہیں، درجہ حرارت کے لیے انتہائی حساس ہیں: 45 ڈگری سے اوپر یا -20 ڈگری سے کم کام کرنے سے ان کی سائیکل کی زندگی 30-50٪ تک کم ہو سکتی ہے، حفاظتی خطرات بڑھ سکتے ہیں (جیسے تھرمل رن وے)، اور وقت کے ساتھ ساتھ توانائی کی کثافت کو کم کر سکتے ہیں۔ جب کہ کولنگ پنکھے، ہیٹ سنکس، اور تھرمل انٹرفیس مواد تھرمل مینجمنٹ میں کردار ادا کرتے ہیں، لیتھیم بیٹری ایلومینیم کیس{10}}بیٹری کا سب سے باہر کا "محافظ" - ایک نام نہاد ہیرو کے طور پر ابھرا ہے۔ صرف ایک ساختی خول سے زیادہ، یہ ایک غیر فعال تھرمل ریگولیٹر کے طور پر کام کرتا ہے جو گرمی کو مؤثر طریقے سے ختم کرتا ہے، زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کو برقرار رکھتا ہے، اور بیٹری کے خلیوں کی حفاظت کرتا ہے۔

عمر کا انحطاط:بیٹری کے آپریٹنگ درجہ حرارت میں ہر 10 ڈگری کا اضافہ (25 ڈگری سے اوپر) بیٹری کی سائیکل کی زندگی کو آدھا کر سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، 25 ڈگری پر 1,500-سائیکل کی عمر کے ساتھ ایک عام EV بیٹری صرف 750 سائیکل چل سکتی ہے اگر یہ مستقل طور پر 35 ڈگری پر چلتی ہے۔ خراب تھرمل مینجمنٹ 8 سال کی بیٹری کی عمر کو صرف 4 سال میں تبدیل کر دیتی ہے جس کی لاگت والے صارفین اور آپریٹرز کو بدلنے کی لاگت میں ہزاروں کی لاگت آتی ہے۔
حفاظتی خطرات: زیادہ گرم ہونا لیتھیم بیٹری کے تھرمل بھاگنے کی سب سے بڑی وجہ ہے، ایک ایسا رجحان جو آگ یا دھماکے کا باعث بن سکتا ہے۔ 2023 میں، یو ایس نیشنل ہائی وے ٹریفک سیفٹی ایڈمنسٹریشن (NHHTSA) نے 200 سے زیادہ EV میں آگ لگنے کے واقعات کی اطلاع دی جو کہ بیٹری کی ناکافی کولنگ سے منسلک ہیں، جن میں سے بہت سے بیٹری کے انکلوژرز سے گرمی کی ناکارہ کھپت کا پتہ چلا ہے۔
کارکردگی کا نقصان:زیادہ درجہ حرارت بیٹری کی توانائی کو ذخیرہ کرنے اور فراہم کرنے کی صلاحیت کو کم کر دیتا ہے۔ 50 ڈگری پر چلنے والی EV بیٹری اپنی رینج کا 15-20% کھو سکتی ہے، جبکہ اسی درجہ حرارت پر رہائشی توانائی ذخیرہ کرنے والی بیٹری چوٹی کی بندش کے دوران گھر کو بجلی دینے میں ناکام ہو سکتی ہے۔ سرد درجہ حرارت یکساں طور پر پریشانی کا باعث ہے، چارجنگ کی رفتار کو کم کرتا ہے اور توانائی کی پیداوار کو محدود کرتا ہے۔

اعلی تھرمل چالکتا:ایلومینیم بیٹری کیسنگ کی تھرمل چالکتا 205 W/(m·K) ہے، جو اسٹیل (50 W/(m·K)) اور پلاسٹک (0.2–0.5 W/(m·K)) سے کہیں زیادہ ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ایلومینیم کیسز بیٹری سیلز سے بیرونی ماحول میں اسٹیل سے 4x تیز اور پلاسٹک سے 400 گنا زیادہ تیز حرارت منتقل کر سکتے ہیں۔

گرمی کی یکساں تقسیم:اسٹیل کے برعکس (جس میں کرسٹل کی ساخت کی وجہ سے گرمی کی ناہموار منتقلی ہوتی ہے) اور پلاسٹک (جو گرمی کو گرم جگہوں میں پھنستا ہے)، بیٹری شیل اپنی سطح پر یکساں طور پر گرمی کو تقسیم کرتا ہے۔ یہ "ہاٹ اسپاٹ کی تشکیل" کو روکتا ہے-انتہائی درجہ حرارت کے مقامی علاقوں جو سیل کے انحطاط کو تیز کرتے ہیں۔ لیبارٹری ٹیسٹوں میں، EV کار بیٹری شیلز میں بیٹریوں نے تمام خلیوں میں درجہ حرارت میں صرف 3-5 ڈگری کا فرق دکھایا، اس کے مقابلے میں سٹیل کے لیے 8-12 ڈگری اور پلاسٹک کے لیے 15-20 ڈگری۔

دوہری تھرمل ریگولیشن:ایلومینیم بیٹری کیسنگ نہ صرف گرمی کو ختم کرتا ہے-یہ سرد ماحول میں بھی گرمی کو برقرار رکھتا ہے۔ اس کی کم مخصوص حرارت کی گنجائش (0.91 J/(g·K)) اسے بیٹری کے نارمل آپریشن سے گرمی کو جذب کرنے اور برقرار رکھنے کی اجازت دیتی ہے، خلیات کو سرد موسم میں نازک -20 ڈگری کی حد سے اوپر رکھتے ہیں۔ کینیڈا یا شمالی یورپ جیسے خطوں میں EVs کے لیے، اس کا مطلب ہے کہ سردی سے متعلق کارکردگی میں کمی کی وجہ سے سردیوں کی تیز رفتار چارجنگ اور رینج میں کوئی کمی نہیں۔

پتلی-دیوار لیکن اونچی-طاقت کے ڈھانچے:جدید لیتھیم بیٹری ایلومینیم کیسز 6061 یا 6063 ایلومینیم الائے استعمال کرتے ہیں، جو 260MPa کی ٹینسائل طاقت کو برقرار رکھتے ہوئے پتلی دیواروں (0.8–1.2mm) کی اجازت دیتے ہیں بیٹری کور پلیٹ اثرات کو برداشت کر سکتی ہے (EVs کے لیے اہم)۔

مربوط حرارت کی کھپت کے چینلز:بہت سے بیٹری شیلوں میں اندرونی یا بیرونی سطح پر لیزر-ایچڈ مائیکرو-چینلز (0.5–1.0 ملی میٹر چوڑے) ہوتے ہیں۔ یہ چینلز "ہیٹ ہائی ویز" کے طور پر کام کرتے ہیں، جو سیل کی سطحوں سے کیس کے بیرونی حصے تک اضافی گرمی کی رہنمائی کرتے ہیں۔ ہائی-پاور ESS بیٹریوں میں (ڈیٹا سینٹرز یا گرڈ اسٹوریج میں استعمال کیا جاتا ہے)، یہ چینلز چوٹی آپریشن کے دوران اندرونی درجہ حرارت کو 8-10 ڈگری تک کم کر سکتے ہیں۔​

تھرمل انٹرفیس مطابقت:بیٹری ایلومینیم کیسز کو تھرمل انٹرفیس مواد جیسے گریفائٹ پیڈ یا تھرمل چکنائی کے ساتھ بغیر کسی رکاوٹ کے کام کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ پلاسٹک کے برعکس، پاور بیٹری کور پلیٹ کی ہموار سطح (0.8μm سے کم یا اس کے برابر) TIMs کے ساتھ مکمل رابطے کو یقینی بناتی ہے، ہوا کی جیبوں کو ختم کرتی ہے جو گرمی کی منتقلی کو روکتی ہیں۔

غیر فعال کولنگ اضافہ:EV بیٹری پیک کے لیے، پاور بیٹری کور پلیٹوں کو اکثر مائع کولنگ لوپس یا ہیٹ سنک کے ساتھ جوڑا جاتا ہے-لیکن یہ ایک غیر فعال کولر کے طور پر کام کرتا ہے۔ بیٹری شیل کا بڑا سطحی رقبہ (ہر بیٹری کے سائز کے لیے موزوں) ہوا میں گرمی کی نمائش کو بڑھاتا ہے، جب کہ اس کا ہلکا پھلکا ڈیزائن (اسٹیل سے 40% ہلکا) اضافی وزن نہیں ڈالتا جو گاڑی کی کارکردگی میں رکاوٹ بنے۔

ای وی ایپلیکیشن:ایک سرکردہ چینی EV مینوفیکچرر نے اسٹیل بیٹری کیسز کو اپنے A-کلاس سیڈان میں ہمارے لیتھیم پرزمیٹک سیل ایلومینیم شیل سے بدل دیا۔ 2 سال کی حقیقی-دنیا کی جانچ کے بعد، EVs نے صرف 8% بیٹری کی صلاحیت میں کمی ظاہر کی، جبکہ اسٹیل بیٹری شیلز والے ماڈلز کے لیے یہ شرح 15% تھی۔ ڈرائیوروں نے موسم گرما کی حد میں کوئی کمی (یہاں تک کہ 38 ڈگری گرمی میں بھی) اور 10% تیز موسم سرما کی چارجنگ کی اطلاع بھی نہیں دی۔

توانائی ذخیرہ کرنے کی درخواست:ایک یورپی ESS فراہم کنندہ نے ہمارے نئے انرجی ایلومینیم بیٹری کیسز کو 500kWh گرڈ اسٹوریج سسٹم میں استعمال کیا۔ 18 مہینوں کے دوران، سسٹم نے 32 ڈگری کا اوسط آپریٹنگ درجہ حرارت برقرار رکھا (45 ڈگری کی حد سے بھی نیچے) اور بیٹری سائیکل کی زندگی فراہم کنندہ کے پچھلے پلاسٹک کے کیس سسٹم کے مقابلے میں 40% تک بڑھا دی گئی۔ اس نے 5 سالوں کے دوران فی سسٹم €20,000 کی تبدیلی کی لاگت کو کم کیا۔

کنزیومر الیکٹرانکس ایپلی کیشن:ایک عالمی سمارٹ فون برانڈ نے اپنی وائرلیس ہیڈ فون بیٹریوں کے لیے چھوٹے سے حسب ضرورت پرزمیٹک بیٹری سیل کیسنگ کو اپنایا ہے۔ ای وی کار بیٹری شیلز نے تیز رفتار چارجنگ (10 منٹ مکمل چارج) سے گرمی کو اتنا مؤثر طریقے سے ختم کیا کہ ہیڈ فونز کی بیٹری کی عمر 2 سال سے بڑھ کر 3 سال ہو گئی، جس سے بیٹری کے انحطاط کے بارے میں صارفین کی شکایات میں 60 فیصد کمی واقع ہوئی۔