Лити батерейны аюулгүй байдал нь салбарынхны санаа зовоосон асуудал байсаар ирсэн. Тусгай материаллаг бүтэцтэй, үйл ажиллагааны нарийн төвөгтэй орчинтой тул гал түймрийн осол гарвал тоног төхөөрөмжийн эвдрэл, эд хөрөнгийн хохирол, улмаар амь насаа алдахад хүргэдэг. Лити батерейнд гал гарсны дараа устгах нь хэцүү, удаан хугацаа шаардагддаг бөгөөд ихэвчлэн их хэмжээний хорт хий үүсгэдэг. Тиймээс цаг тухайд нь гал унтраах нь галын тархалтыг үр дүнтэй хянах, их хэмжээний шатахаас зайлсхийх, ажилтнуудыг зугтахад илүү их цаг гаргах боломжтой.

Лити-ион батерейны дулааны гүйлтийн явцад утаа, гал түймэр, тэр ч байтугай дэлбэрэлт ихэвчлэн тохиолддог. Тиймээс литийн батерейны бүтээгдэхүүний ашиглалтын явцад тулгарч буй гол бэрхшээл бол дулааны гүйдэл, тархалтын асуудлыг хянах явдал юм. Гал унтраах технологийг зөв сонгох нь батерейны дулааны гүйлтийн цаашдын тархалтаас урьдчилан сэргийлэх боломжтой бөгөөд энэ нь гал түймрийг дарахад чухал ач холбогдолтой юм.

Энэ нийтлэлд одоо зах зээл дээр байгаа гол гал унтраагч, унтраах механизмуудыг танилцуулж, янз бүрийн төрлийн гал унтраагуурын давуу болон сул талуудыг шинжлэх болно.

Гал унтраах хэрэгслийн төрлүүд

Одоогийн байдлаар зах зээл дээрх гал унтраагуурыг хийн гал унтраагч, усан суурьтай гал унтраагч, аэрозолийн гал унтраагч, хуурай нунтаг гал унтраагч гэж хуваадаг. Доорх нь гал унтраагуурын төрөл бүрийн код, шинж чанарын талаархи танилцуулга юм.

Перфторгексан: Перфторгексан нь OECD болон АНУ-ын EPA-ийн PFAS бүртгэлд бүртгэгдсэн. Тиймээс перфторгексаныг гал унтраах бодис болгон ашиглах нь орон нутгийн хууль тогтоомж, дүрэм журмыг дагаж мөрдөж, байгаль орчны хяналтын байгууллагуудтай харилцах ёстой. Дулааны задралд байгаа перфторгексаны бүтээгдэхүүн нь хүлэмжийн хий байдаг тул удаан хугацаагаар, их тунгаар, тасралтгүй шүршихэд тохиромжгүй. Ус шүрших системтэй хослуулан хэрэглэхийг зөвлөж байна.

Трифлуорометан:Трифлуорометан бодисыг хэдхэн үйлдвэрлэгчид үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ төрлийн гал унтраах бодисыг зохицуулах үндэсний тусгай стандарт байдаггүй. Засварын зардал өндөр тул үүнийг ашиглахыг зөвлөдөггүй.

Гексафторопропан:Энэхүү гал унтраагч нь ашиглалтын явцад төхөөрөмж, тоног төхөөрөмжийг гэмтээх хандлагатай байдаг бөгөөд дэлхийн дулаарлын боломж (GWP) харьцангуй өндөр байдаг. Тиймээс гексафторопропаныг зөвхөн шилжилтийн гал унтраах бодис болгон ашиглаж болно.

Гептафторпропан:Хүлэмжийн нөлөөгөөр үүнийг янз бүрийн улс орнууд аажмаар хязгаарлаж байгаа бөгөөд устгагдах болно. Одоогийн байдлаар гептафторпропан бодисуудыг зогсоосон бөгөөд энэ нь засвар үйлчилгээний явцад одоо байгаа гептафторпропан системийг дахин дүүргэхэд асуудал үүсгэх болно. Тиймээс үүнийг ашиглахыг зөвлөдөггүй.

Инерцийн хий:Үүнд IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, тэдгээрийн дотор IG 541 нь илүү өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд ногоон, байгаль орчинд ээлтэй гал унтраагч гэдгээрээ олон улсад хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Гэхдээ барилгын өртөг өндөр, хийн баллоны эрэлт ихтэй, орон зай их эзэлдэг зэрэг сул талуудтай.

Усан дээр суурилсан бодис:Нарийн усан манан гал унтраагчийг өргөнөөр ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь хамгийн сайн хөргөх нөлөөтэй байдаг. Энэ нь голчлон ус нь их хэмжээний дулааныг хурдан шингээж, батерейны доторх урвалд ороогүй идэвхтэй бодисыг хөргөж, улмаар температурын цаашдын өсөлтийг саатуулдагтай холбоотой юм. Гэсэн хэдий ч ус нь батерейнд ихээхэн хохирол учруулдаг бөгөөд тусгаарлах чадваргүй тул зайны богино холболт үүсгэдэг.

Аэрозоль:Аэрозоль нь байгаль орчинд ээлтэй, хоргүй, хямд өртөгтэй, засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар тул гал унтраах гол хэрэгсэл болжээ. Гэсэн хэдий ч сонгосон аэрозол нь НҮБ-ын дүрэм журам, орон нутгийн хууль тогтоомж, дүрэм журамд нийцсэн байх ёстой бөгөөд орон нутгийн үндэсний бүтээгдэхүүний гэрчилгээ шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч аэрозол нь хөргөх чадваргүй бөгөөд тэдгээрийг хэрэглэх явцад батерейны температур харьцангуй өндөр хэвээр байна. Гал унтраах бодис сулрахаа больсны дараа батерей дахин асах хандлагатай байдаг.

Гал унтраах хэрэгслийн үр ашиг

Хятадын Шинжлэх Ухаан Технологийн Их Сургуулийн Галын Шинжлэх Ухааны Улсын Түлхүүр Лаборатори 38А лити-ион батерейнд ABC хуурай нунтаг, гептафторпропан, ус, перфторгексан, СО2 гал унтраах бодисуудын гал унтраах нөлөөг харьцуулсан судалгаа хийжээ.

Гал унтраах үйл явцын харьцуулалт

ABC хуурай нунтаг, гептафторпропан, ус, перфторгексан зэрэг нь батерейны галыг дахин асаахгүйгээр хурдан унтраадаг. Гэсэн хэдий ч CO2 гал унтраагч нь батерейны галыг үр дүнтэй унтрааж чадахгүй бөгөөд дахин гал асаахад хүргэдэг.

Гал унтраах үр дүнгийн харьцуулалт

Дулааны гүйлтийн дараа гал унтраагчийн үйл ажиллагааны дор литийн батерейны үйл ажиллагааг ойролцоогоор гурван үе шатанд хувааж болно: хөргөлтийн үе шат, температурын огцом өсөлтийн үе шат, температурын бууралтын үе шат.

Эхний шатгал унтраагчийг гаргасны дараа зайны гадаргуугийн температур буурдаг хөргөлтийн үе шат юм. Энэ нь үндсэндээ хоёр шалтгаанаас үүдэлтэй:

• Зайны агааржуулалт: Лити-ион батерейг дулаанаар гадагшлуулахаас өмнө батерейны дотор их хэмжээний алкан болон CO2 хий хуримтлагддаг. Зайны даралтын хязгаарт хүрэх үед аюулгүйн хавхлага нээгдэж, өндөр даралтын хий ялгаруулна. Энэхүү хий нь батерейны доторх идэвхтэй бодисыг зөөвөрлөхийн зэрэгцээ батерейг хөргөх нөлөө үзүүлдэг.
• Гал унтраагчийн нөлөө: Гал унтраагчийн хөргөлтийн нөлөө нь үндсэндээ фазын өөрчлөлтийн үед дулаан шингээх, химийн тусгаарлах нөлөө гэсэн хоёр хэсгээс бүрдэнэ. Фазын өөрчлөлтийн дулаан шингээлт нь зайнаас үүссэн дулааныг шууд зайлуулдаг бол химийн тусгаарлах нөлөө нь химийн урвалыг тасалдуулах замаар дулааны үйлдвэрлэлийг шууд бусаар бууруулдаг. Ус нь өндөр хувийн дулаан багтаамжтай тул хөргөлтийн хамгийн чухал нөлөөтэй бөгөөд энэ нь их хэмжээний дулааныг хурдан шингээх боломжийг олгодог. Дараа нь перфторгексан, харин HFC-227ea, CO2, ABC хуурай нунтаг нь хөргөлтийн нөлөө үзүүлэхгүй бөгөөд энэ нь гал унтраагчийн шинж чанар, механизмтай холбоотой юм.

Хоёр дахь шат Температурын хурдацтай өсөлтийн үе шат бөгөөд батерейны температур хамгийн бага утгаас оргил цэг хүртэл хурдан өсдөг. Гал унтраагч нь батерейны доторх задралын урвалыг бүрэн зогсоож чадахгүй, ихэнх гал унтраагч нь хөргөлтийн нөлөө муутай байдаг тул батерейны температур янз бүрийн гал унтраагчийн хувьд бараг босоо байдлаар өсөх хандлагатай байдаг. Богино хугацаанд батерейны температур дээд цэгтээ хүрдэг.

Энэ үе шатанд батерейны температурын өсөлтийг дарангуйлах янз бүрийн гал унтраах хэрэгслийн үр нөлөө ихээхэн ялгаатай байна. Буурах дарааллаар үр нөлөө нь ус > перфторгексан > HFC-227ea > ABC хуурай нунтаг > CO2 юм. Батерейны температур аажмаар өсөхөд энэ нь батерейны галаас сэрэмжлүүлэхэд илүү их хариу өгөх хугацаа, операторуудад илүү их хариу үйлдэл үзүүлэх хугацааг өгдөг.

Дүгнэлт

1. CO2: CO2 гэх мэт гал унтраагч нь амьсгал боогдуулж, тусгаарлах замаар ажилладаг тул батарейн галыг дарангуйлах нөлөө муутай байдаг. Энэхүү судалгаанд CO2-тай хүчтэй гал асаах үзэгдэл гарсан бөгөөд энэ нь лити батерейны галд тохиромжгүй болсон.
2. ABC Хуурай нунтаг / HFC-227ea: ABC хуурай нунтаг ба HFC-227ea гал унтраагч нь үндсэндээ тусгаарлах, химийн дарангуйлах замаар үйлчилдэг нь батерейны доторх гинжин урвалыг тодорхой хэмжээгээр саатуулдаг. Эдгээр нь CO2-ээс арай илүү нөлөөтэй боловч хөргөх нөлөөгүй, батерейны дотоод урвалыг бүрэн хааж чадахгүй тул гал унтраагчийг гаргасны дараа батерейны температур хурдан өсдөг.
3. Перфлуорогексан: Перфторгексан нь батерейны дотоод урвалыг хааж зогсохгүй ууршуулах замаар дулааныг шингээдэг. Тиймээс түүний батерейны галыг дарангуйлах нөлөө нь бусад гал унтраагчаас хамаагүй дээр юм.
4. Ус: Бүх гал унтраах хэрэгслийн дотроос ус хамгийн тод гал унтраах нөлөөтэй байдаг. Энэ нь голчлон ус нь их хэмжээний дулааныг хурдан шингээх боломжийг олгодог том дулааны багтаамжтай байдагтай холбоотой юм. Энэ нь батерейны доторх урвалд ороогүй идэвхтэй бодисыг хөргөж, улмаар температурын цаашдын өсөлтийг саатуулдаг. Гэсэн хэдий ч ус нь батерейнд ихээхэн хохирол учруулдаг бөгөөд дулаалгын нөлөөгүй тул үүнийг ашиглах нь маш болгоомжтой байх ёстой.

Бид юу сонгох ёстой вэ?

Бид одоо зах зээл дээр байгаа хэд хэдэн эрчим хүч хадгалах систем үйлдвэрлэгчдийн ашигладаг галын хамгаалалтын системийг судалсан бөгөөд гол төлөв дараах гал унтраах шийдлүүдийг ашигладаг.

• Перфторгексан + Ус
• Аэрозоль + Ус

Үүнийг харж болносинергетик гал унтраах бодисууд нь лити батерей үйлдвэрлэгчдийн гол чиг хандлага юм. Перфторгексан + Усыг жишээ болгон авч үзвэл Перфторгексан нь ил галыг хурдан унтрааж, нарийн ширхэгтэй усны манан батерейтай холбоо тогтооход тусалдаг бол нарийн усны манан нь түүнийг үр дүнтэй хөргөж чаддаг. Хамтын ажиллагаа нь нэг гал унтраах бодис ашиглахтай харьцуулахад илүү сайн гал унтраах, хөргөх нөлөөтэй байдаг. Одоогийн байдлаар ЕХ-ны шинэ батерейны журамд ирээдүйн батерейны шошгонд бэлэн гал унтраах бодис оруулахыг шаарддаг. Үйлдвэрлэгчид өөрсдийн бүтээгдэхүүн, орон нутгийн дүрэм журам, үр дүнтэй байдалд үндэслэн тохирох гал унтраах бодисыг сонгох хэрэгтэй.