क्या होता है जब ईवी बैटरी जलती है?

जब कोई ईवी बैटरी जलती है, तो यह आमतौर पर "थर्मल रनअवे" नामक घटना के कारण होता है। सरलीकृत शब्दों में, यह एक श्रृंखला प्रतिक्रिया है जो तब शुरू होती है जब बैटरी में एक सेल किसी कारण से अत्यधिक गर्म हो जाता है, अक्सर बाहरी शारीरिक क्षति, अधिक गर्मी या अधिक चार्जिंग (जिसे "बाहरी नुकसान" कहा जाता है) के कारण होता है। कभी-कभी, यह किसी आंतरिक समस्या जैसे विनिर्माण दोष या बैटरी सेल के भीतर शॉर्ट सर्किट (जिसे "आंतरिक चिंताएं" कहा जाता है) से शुरू हो सकता है।

ईवी बैटरी का जलना विशेष रूप से चिंताजनक हो सकता है, क्योंकि पारंपरिक आंतरिक दहन इंजन कार के विपरीत, ईवी में बैटरियां अक्सर वाहन की लंबाई तक चलती हैं। एक बार जब ईवी बैटरी पैक में एक सेल में आग लग जाती है, तो गर्मी के कारण आस-पास की कोशिकाएं भी आग पकड़ सकती हैं, जिससे एक श्रृंखलाबद्ध प्रतिक्रिया होती है जो जल्दी से पूरे बैटरी पैक और संभवतः पूरे वाहन को अपनी चपेट में ले सकती है।

समस्या को और जटिल बनाने के लिए, आज के ईवी में उपयोग की जाने वाली सबसे आम प्रकार की बैटरी, लिथियम-आयन बैटरी में ज्वलनशील कार्बनिक तरल इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं। इससे इन बैटरियों में आग लगने और क्षतिग्रस्त होने या अनुचित तरीके से संभाले जाने पर विस्फोट होने की संभावना अधिक हो जाती है। इसके अतिरिक्त, "लिथियम डेंड्राइट्स" नामक एक विशिष्ट जोखिम है, जो छोटे, सुई जैसे प्रक्षेपण होते हैं जो चार्जिंग के दौरान एनोड पर विकसित हो सकते हैं। यदि ये डेन्ड्राइट काफी बड़े हो जाते हैं, तो वे विभाजक को छेद सकते हैं, जिससे शॉर्ट सर्किट हो सकता है और संभवतः थर्मल भगोड़ा स्थिति पैदा हो सकती है।

इसलिए, बैटरी संरचना की अखंडता और विभाजकों की गुणवत्ता ईवी बैटरी की सुरक्षा सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण कारक हैं। जैसे, गुणवत्ता वाली बैटरियां फैक्ट्री छोड़ने से पहले विभिन्न तनाव परीक्षणों से गुजरती हैं, जिसमें "पंचर" परीक्षण भी शामिल है जो सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड और विभाजक को एक साथ होने वाले नुकसान के कारण शॉर्ट सर्किट का अनुकरण करता है।

उपरोक्त के बावजूद, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ईवी में थर्मल रनवे अपेक्षाकृत दुर्लभ है, और कई निर्माता, शोधकर्ता और संस्थान इन बैटरियों की सुरक्षा को और बेहतर बनाने के लिए लगन से काम कर रहे हैं। एक दृष्टिकोण ठोस-अवस्था बैटरियों का विकास है, जो ज्वलनशील तरल इलेक्ट्रोलाइट को गैर-ज्वलनशील ठोस से बदल देता है। हालाँकि, 2023 तक, ये बैटरियाँ अभी भी बड़े पैमाने पर अनुसंधान और विकास चरण में हैं।

अगस्त 2023 के शुरुआती दिनों में, एक NIO ES8 चीन के झेजियांग में एक सड़क के खंभे से टकरा गया और कुछ ही सेकंड में आग की लपटों में घिर गया, जिससे चालक की जान चली गई। घटना अभी भी जांच के तहत है। कुछ ही दिन पहले, जुलाई के अंत में, एक टेस्ला मॉडल वाई और एक ऑडी सेडान डोंगगुआन, ग्वांगडोंग में टकरा गईं। टेस्ला ने नियंत्रण खो दिया, रेलिंग से टकरा गई और आग की लपटों में घिर गई।

थोड़ा और पीछे मुड़ें, और हमें जियांगमेन, ग्वांगडोंग में एक एनआईओ ऑटो बैटरी स्वैप स्टेशन जलता हुआ दिखाई देगा। कारण? एक एनआईओ उपयोगकर्ता की बैटरी, जिसे दूर से बाहरी ताकतों द्वारा क्षतिग्रस्त के रूप में पहचाना गया, स्टेशन पर लौटने पर निरीक्षण के दौरान आग लग गई।

इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) को अपनाने के प्रति प्रतिरोधी कई गैसोलीन उत्साही लोगों ने ये दुःस्वप्न परिदृश्य की कल्पना की है, और इसे कम करना सबसे कठिन है: ईवी बैटरियों की सुरक्षा। यह डर निराधार नहीं है; पारंपरिक कारों की तुलना में ईवी में बैटरी की आग अधिक खतरनाक हो सकती है। उदाहरण के लिए, ईवी में बैटरी पूरे वाहन में एकीकृत होती है, जिससे आग लगने की स्थिति में इसके पूरी तरह से जलने का खतरा होता है। इससे भी अधिक परेशान करने वाली बात यह है कि पारंपरिक वाहनों में आग आम तौर पर यातायात दुर्घटनाओं से जुड़ी होती है, ईवी कभी-कभी आराम करते समय स्वचालित रूप से जल सकती है, जिससे समाचार अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है।

इन "थर्मल भगोड़ा" घटनाओं के सामान्य कारण दो श्रेणियों में आते हैं: बाहरी खतरे और आंतरिक चिंताएँ। बाहरी खतरों में यांत्रिक दुरुपयोग, थर्मल दुरुपयोग और बिजली का दुरुपयोग शामिल है, जो आमतौर पर दुर्घटनाओं, उच्च तापमान, ओवरचार्जिंग या डिस्चार्जिंग के कारण होता है। यातायात की घटनाओं के दौरान गंभीर टक्कर पर आग लगने के अलावा, एनआईओ ने 8 में रखरखाव के दौरान चेसिस प्रभाव के बाद बैटरी पैक संरचना संपीड़न के कारण शॉर्ट सर्किट के कारण ईएस 2019 ईवी के सहज दहन की घटना की भी सूचना दी। लगभग सभी अन्य चीनी ईवी निर्माताओं ने इसी तरह के मामले दर्ज किए हैं।

तथाकथित आंतरिक चिंताएँ बहुआयामी हैं। वर्तमान लिथियम-आयन बैटरियां, जो मुख्य रूप से सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड, विभाजक और इलेक्ट्रोलाइट से बनी होती हैं, अपने स्वयं के अनूठे खतरे पेश करती हैं। उदाहरण के लिए, लिथियम चढ़ाना की घटना तब होती है जब बैटरी के भीतर चलने वाले लिथियम आयन इलेक्ट्रोड को अलग करने वाली पतली झिल्ली पर जमा हो जाते हैं, जिससे लिथियम डेंड्राइट बनते हैं। ये डेंड्राइट झिल्ली को छेद सकते हैं, जिससे शॉर्ट सर्किट और तेजी से गर्मी जमा हो सकती है।

इसलिए, बैटरी संरचना अखंडता और विभाजक गुणवत्ता बैटरी सुरक्षा के महत्वपूर्ण निर्धारक हैं। उच्च गुणवत्ता वाली बैटरियों को फैक्ट्री छोड़ने से पहले कठोर परीक्षण से गुजरना पड़ता है, जिसमें "नेल पेनेट्रेशन" परीक्षण (हालांकि सार्वभौमिक रूप से अनिवार्य नहीं है) शामिल है, जिसका उद्देश्य सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड और विभाजक की अखंडता को नुकसान पहुंचाकर शॉर्ट-सर्किट करना है।

इसे ध्यान में रखते हुए, सुरक्षा सुधार का प्राकृतिक मार्ग स्पष्ट प्रतीत होता है: ज्वलनशील कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट को एक स्थिर, गैर-रिसाव, थर्मल रूप से स्थिर ठोस सामग्री से बदलें। सॉलिड-स्टेट बैटरियां अपनी सुरक्षा और ऊर्जा घनत्व के लिए बैटरी उद्योग के रोडमैप में स्पष्ट "अगला स्टेशन" बन गई हैं। हालाँकि, व्यापक रूप से अपनाने की यात्रा मायावी साबित हुई है। यूएस ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी द्वारा 1990 की शुरुआत में पहली सॉलिड-स्टेट बैटरी बनाने के बावजूद, लगातार तकनीकी बाधाएँ बनी हुई हैं।

सॉलिड-स्टेट बैटरियों की दुनिया में, ठोस इलेक्ट्रोलाइट सामग्री के लिए तीन मुख्य प्रणालियाँ हैं: पॉलिमर, ऑक्साइड और सल्फाइड। प्रत्येक की अपनी ताकत और कमजोरियां हैं, और सभी को व्यावसायीकरण में निहित उत्पादन मापनीयता और गुणवत्ता नियंत्रण चुनौतियों से जूझना होगा।

वर्तमान तरल बैटरी के खराब कम तापमान वाले प्रदर्शन के कारण सर्दियों में इलेक्ट्रिक वाहनों की कम रेंज पर संशयवादी उपहास करते हैं, जबकि गर्मियों में चार्ज करते समय दहन का संभावित जोखिम भी एक चिंता का विषय है। यह एक सुरक्षित, अधिक कुशल बैटरी की आवश्यकता को रेखांकित करता है जो सभी मौसमों की मांगों को पूरा कर सके।

ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए जटिल संरचनाएं बनाने के लिए 3डी प्रिंटिंग के प्रयोग ने कुछ संभावनाएं दिखाई हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्सफ़ोर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने यांत्रिक शक्ति में सुधार करने और आसान फ्रैक्चरिंग को रोकने के लिए, ठोस इलेक्ट्रोलाइट से भरे त्रि-आयामी ढांचे का निर्माण करने के लिए 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग किया है। इसी तरह, अमेरिकी कंपनी सकुउ एक सब्सट्रेट पर आवश्यक इलेक्ट्रोड सामग्री और ठोस इलेक्ट्रोलाइट पाउडर जमा करने और उन्हें तरल अभिकर्मकों के साथ "ठोस" करने के लिए बाइंडर जेटिंग तकनीक का उपयोग करती है।

जबकि 3डी प्रिंटिंग इंटरफ़ेस संपर्क क्षेत्र का विस्तार करने और सामग्री सरंध्रता को नियंत्रित करने का एक साधन प्रदान कर सकती है, इन प्रायोगिक तकनीकों को एक व्यवहार्य, बड़े पैमाने पर उत्पादित समाधान में बदलने से पहले अभी भी बड़ी बाधाओं को दूर करना बाकी है। प्रदर्शन और लागत को संतुलित करना, स्केलेबिलिटी हासिल करना और कड़े गुणवत्ता नियंत्रण मानकों को बनाए रखना ऐसी चुनौतियां हैं जो इन आशाजनक समाधानों को सड़क के बजाय प्रयोगशाला में रखती हैं।

जैसे-जैसे हम तेजी से बढ़ते इलेक्ट्रिक भविष्य की ओर दौड़ रहे हैं, अंतर्निहित जोखिम और बेहतर सुरक्षा उपायों की निरंतर खोज उद्योग को उतार-चढ़ाव की स्थिति में रखती है। कठिन चुनौतियों के बावजूद, एक सुरक्षित, अधिक कुशल इलेक्ट्रिक वाहन उद्योग की ओर मार्च जारी है, जो निरंतर नवाचार और एक स्थायी भविष्य के प्रति प्रतिबद्धता से प्रेरित है। हमेशा की तरह, न्यू यॉर्कर इन घटनाक्रमों पर अपनी गहरी नजर रखेगा, और आगे की यात्रा पर अंतर्दृष्टि और विश्लेषण प्रदान करने के लिए तैयार रहेगा।