لقد كانت بطارية الرصاص الحمضية حلاً موثوقًا وفعالاً من حيث التكلفة في عالم تخزين الطاقة لسنوات. يتم استخدام هذه البطاريات في مختلف الصناعات، بدءًا من السيارات وحتى أنظمة الطاقة الاحتياطية. ومع ذلك، مع كل فوائدها، يأتي خطر كامن يتربص ولكنه يثير مخاوف تتعلق بالسلامة والأداء: وهو الانفلات الحراري. في هذه المقالة سنناقش الهروب الحراري في بطاريات الرصاص الحمضية، ولماذا يحدث، وكيفية الوقاية منه.
تعريف الهروب الحراري
الهروب الحراري يعني عملية تعزيز ذاتي في نهاية المطاف ترتفع فيها درجة حرارة خلية البطارية أو الحزمة بشكل لا يمكن السيطرة عليه بسبب عوامل داخلية متعددة. بمجرد أن تتجاوز الحرارة المتولدة قدرة تبديد الحرارة، تبدأ حلقة مفرغة، مما يؤدي إلى تصاعد درجة الحرارة التي يمكن أن تؤدي في النهاية إلى فشل البطارية، أو تسربها، أو حتى انفجارها. إن الفهم الأفضل لأسبابه سيقلل من مخاطره بشكل فعال إذا كانت معروفة.
أسباب الهروب الحراري في بطاريات الرصاص الحمضية
أ. الشحن الزائد وتأثيره على درجة حرارة البطارية
يحدث الشحن الزائد عندما يتم شحن البطارية بجهد أعلى من الجهد الموصى به. في حين أن مقدار الشحن المطلوب للحفاظ على حالة شحن البطارية يظل مقبولاً، فإن الشحن المفرط يؤدي إلى تراكم طاقة إضافية في البطارية. تؤدي هذه الطاقة الإضافية إلى ارتفاع الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية. تصبح كيمياء البطارية غير مستقرة، مما يزيد من معدل توليد الحرارة، مما يؤدي في النهاية إلى الهروب الحراري. ومن ثم فإن طرق الشحن المناسبة ضرورية لتجنب الدخول في هذا السيناريو.
ب. الدوائر القصيرة الداخلية ومساهمتها في الهروب الحراري
تحدث دوائر قصيرة داخلية من خلال الفاصل الذي يتم اختراقه بين الألواح الإيجابية والسلبية للبطارية. ويمكن أن يكون ذلك بسبب الأضرار المادية أو عيوب التصنيع، من بين أسباب أخرى. وبالتالي، يتشكل اتصال كهربائي مباشر بين اللوحات مع تدفق تيار سريع. يشجع هذا التيار الزائد على تراكم الحرارة المفرط، والتي يمكن رفعها بسرعة إلى درجات حرارة عالية قد تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية بسرعة. تعمل الدوائر القصيرة الداخلية على تكثيف مخاطر الانفلات الحراري عن طريق زيادة المقاومة الداخلية للبطارية وردود الفعل غير المنضبطة. أثبتت عمليات الفحص والصيانة المنتظمة للبطارية أنها مفيدة في اكتشافها مبكرًا بما يكفي لتصحيحها قبل أن تخرج عن نطاق السيطرة.
ج. تجفيف الإلكتروليت وتأثيره على توليد حرارة البطارية
يعمل الإلكتروليت الموجود داخل بطارية الرصاص الحمضية كوسيط مهم للتبادل الأيوني، مما يتيح تشغيل البطارية. ومع ذلك، يمكن أن يتبخر المنحل بالكهرباء ببطء في ظل بعض الظروف، مثل درجات الحرارة المرتفعة أو استمرار التشغيل. تعيق مستويات الإلكتروليت الأقل تبديد الحرارة بكفاءة والنتيجة هي ارتفاع درجة الحرارة الداخلية للبطارية. تؤدي هذه الزيادة في درجة الحرارة إلى زيادة التفاعلات الكيميائية داخل البطارية مما يؤدي إلى تسارع عمر البطارية وربما بدء الهروب الحراري الذي يحدث عند المراقبة غير المراقبة والحفاظ على مستويات الإلكتروليت المناسبة.
كيفية تجنب المواقف التي قد تؤدي إلى الهروب الحراري
في بطاريات الرصاص الحمضية، يمكن استخدام مجموعة من التدابير الاستباقية لمنع الهروب الحراري:
- التحكم في الشحن: اتبع الفولتية وفترات الشحن المقترحة من الشركة المصنعة لتجنب الشحن الزائد.
- عمليات التفتيش الروتينية: تحقق بشكل روتيني من وجود أضرار مادية على البطاريات، أو فقدان المنحل بالكهرباء، أو التآكل.
- مراقبة درجة الحرارة: يجب تطبيق أنظمة مراقبة درجة الحرارة لاكتشاف الارتفاع غير الطبيعي في درجات الحرارة على الفور.
- التهوية المناسبة: قم بتركيب البطاريات في مناطق جيدة التهوية لتسهيل طرد الحرارة.
- الصيانة: قم بتنظيف وصيانة أطراف البطارية ووصلاتها بانتظام لتقليل المقاومة وزيادة توليد الحرارة.
الخط السفلي
يمثل الهروب الحراري تهديدًا كبيرًا لسلامة وعمر بطاريات الرصاص الحمضية. ومن خلال فهم الأسباب واعتماد التدابير الوقائية، يمكن للمستخدمين الاستفادة الكاملة من الفوائد التي توفرها بطاريات الرصاص الحمضية مع تقليل المخاطر المرتبطة بالهروب الحراري. يمكن تقليل المخاطر المحتملة التي تنطوي عليها حالات الفشل الكارثية بشكل كبير من خلال الاستخدام المناسب والمراقبة والصيانة، وبالتالي ضمان وضع أكثر أمانًا بشأن موثوقية حلول تخزين الطاقة.
