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लिथियम आधारित रिचार्जेबल बैटरियां थर्मल रनअवे नामक कुछ चीज़ के कारण गंभीर आग के जोखिम ले जाती हैं। यह मूल रूप से तब होता है जब बैटरी अनियंत्रित रूप से खुद को गर्म करना शुरू कर देती है और यहां तक कि विस्फोट भी कर सकती है। समस्या आमतौर पर तब होती है जब बैटरी को भौतिक रूप से क्षति पहुंचती है, अतिआवेजित किया जाता है, या 60 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान में रखा जाता है। ये स्थितियां बैटरी के अंदर के हिस्सों को नष्ट कर देती हैं जो चीज़ों को अलग रखते हैं, जिसके बाद रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं जो ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइट सामग्री जारी करती हैं। सिर्फ एक सेल के छिद्रित होने से पास के सेल भी तुरंत शुरू हो सकते हैं। इस खतरे को संभालने के लिए, निर्माताओं को संग्रहण या परिवहन से पहले अच्छे वोल्टेज नियंत्रण प्रणाली और उचित निर्वहन प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। कई कंपनियां अब अपनी बैटरी डिज़ाइन में सीधे विशेष सुरक्षा विशेषताएं शामिल करती हैं ताकि ऐसी घटनाओं से बचा जा सके।
बैटरियों की स्थिरता तापमान और आर्द्रता स्तर दोनों से प्रभावित होती है। शोध से पता चलता है कि जब सेलों को 25 डिग्री सेल्सियस से ऊपर संग्रहीत किया जाता है, तो वे 15 से 20 डिग्री के बीच रखे गए सेलों की तुलना में लगभग तीन गुना तेजी से क्षतिग्रस्त होते हैं। इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण भी इसकी पुष्टि करते हैं। जब हवा बहुत नम हो जाती है, तो 60% से अधिक आर्द्रता वास्तव में बैटरी के टर्मिनलों को नष्ट करने लगती है और सेल के अंदर खतरनाक डेंड्राइट्स के बढ़ने को प्रोत्साहित करती है। इससे आंतरिक शॉर्ट सर्किट होने की संभावना बहुत अधिक हो जाती है। उचित भंडारण के लिए, बैटरियों को उन स्थानों पर रखना सबसे अच्छा होता है जहां तापमान काफी स्थिर बना रहता है। उन्हें ऐसी जगहों पर न रखें जैसे कि छत या गैराज जहां तापमान दिन भर में 10 डिग्री से अधिक बदल सकता है। यह भी महत्वपूर्ण है कि नमी के स्तर 50% से नीचे बने रहें। सिलिका जेल के पैक अतिरिक्त आर्द्रता को अवशोषित करने और नमी की स्थितियों से होने वाले नुकसान से सुरक्षा के लिए अच्छी तरह से काम करते हैं।
जब बैटरियां बहुत लंबे समय तक अत्यधिक गर्म हो जाती हैं, तो यह मूल रूप से थर्मल एब्यूज़ होता है और यही उनके समय से खराब होने का एक प्रमुख कारण है। जो लोग अपने बैटरी पैक को हीटिंग वेंट्स के पास, चलती मोटरों के निकट या धूप में छोड़ देते हैं, उन्हें जल्दी ही समस्या का सामना करना पड़ता है। कैथोड समय के साथ टूटने लगते हैं, जिसका अर्थ है कि बैटरी प्रति वर्ष लगभग 15% से लेकर शायद 30% तक कम चार्ज रखती है। यदि ये बैटरियां 40 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान के संपर्क में बनी रहती हैं, तो उनके अंदरुनी हिस्सों में खराब प्रतिक्रिया होती है। इलेक्ट्रोलाइट गैस में बदलना शुरू हो जाता है, जिससे केसिंग फूल जाती है और बाद में उन्हें चार्ज करने के प्रयास में सुरक्षा संबंधी समस्याएं उत्पन्न होती हैं। हम जो इंफ्रारेड टेस्टिंग देख चुके हैं, उसके आधार पर संग्रहण क्षेत्रों में तापमान 30 डिग्री से कम रखना महत्वपूर्ण है। अधिकांश लोग इस समस्या का समाधान बैटरियों के चारों ओर हवा के संचारण के लिए पर्याप्त जगह सुनिश्चित करके और कभी-कभी बैटरी और निकटतम गर्मी उत्पन्न करने वाली वस्तु के बीच कुछ प्रकार के ऊष्मा रक्षक सामग्री को जोड़कर करते हैं।
लिथियम रिचार्जेबल बैटरियाँ 40–50% चार्ज पर अपना अधिकतम प्रदर्शन बनाए रखती हैं। यह 'गोल्डीलॉक्स ज़ोन' कैथोड और एनोड पर तनाव को कम करता है, इलेक्ट्रोड्स को नुकसान पहुँचाने वाली एक प्रतिक्रिया - लिथियम प्लेटिंग से बचाता है। 2023 में 12 प्रमुख लिथियम-आयन बैटरी निर्माताओं के विश्लेषण में पाया गया कि 92% निर्माता भंडारण के लिए आंशिक चार्जिंग की सिफारिश करते हैं, जो उद्योग के व्यापक सहमति को दर्शाता है।
बैटरियों को पूरी तरह से चार्ज रखने से उनके आंतरिक रसायनों के टूटने की गति तेज हो जाती है, जबकि उन्हें पूरी तरह से डिस्चार्ज होने देने से बैटरी सेलों के अंदर खतरनाक तांबे का जमाव हो सकता है। 2024 में प्रकाशित इंटरनेशनल फायर कोड के नवीनतम संस्करण के अनुसार, पूरी तरह से चार्ज रखने की तुलना में बैटरियों को अधिकतम 30% चार्ज पर रखने से ओवरहीटिंग की घटनाओं की संभावना लगभग 37% कम हो जाती है। अधिकांश लोगों को यह पाते हैं कि व्यवहार में बैटरियों को 40 से 50% चार्ज पर रखना सबसे अच्छा रहता है। यह चार्ज के प्राकृतिक मासिक नुकसान के 5% के लिए पर्याप्त जगह छोड़ देता है, बिना बैटरी के पूरी तरह से डिस्चार्ज होने के जोखिम के, जो लंबे समय में उन्हें नुकसान पहुंचाता है।
आदर्श परिस्थितियों के तहत भी, लिथियम बैटरियाँ ठोस-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस (SEI) वृद्धि के कारण प्रतिवर्ष 2-4% क्षमता खो देती हैं। छह महीने से अधिक संग्रहण के लिए, गहरे निर्वहन को रोकने के लिए प्रत्येक 3-6 महीने में 50% तक पुनः आवेशित करें। जबकि औद्योगिक बैटरी प्रबंधन प्रणालियाँ तापमान के आधार पर अनुकूलित एल्गोरिदम का उपयोग करती हैं, उपभोक्ता अनुप्रयोगों के लिए मैनुअल निगरानी पर्याप्त है।
प्रमुख बातें :
| संग्रहण काल | अनुशंसित कार्यवाही |
|---|---|
| <3 महीने | 40-50% पर संग्रहित करें |
| 3-12 महीने | त्रैमासिक रूप से पुनः आवेशित करें |
| >12 महीने | वोल्टेज अलार्म का उपयोग करें |
लिथियम-आयन बैटरियाँ भंडारित करने पर सबसे अच्छा प्रदर्शन करती हैं 15°C और 25°C (59°F–77°F) . निर्यात नीचे 0°C (32°F) आयनिक चालकता को कम करता है, जबकि 45°C (113°F) सेपरेटर पिघलने के कारण थर्मल रनअवे के जोखिम को बढ़ाता है। शोध से पता चलता है कि 35°C पर संग्रहीत कोशिकाओं में 30% अधिक क्षमता वार्षिक रूप से 20°C पर रखे जाने वाले कोशिकाओं की तुलना में हानि होती है।
| स्थिति | आदर्श सीमा | जोखिम सीमा |
|---|---|---|
| तापमान | 15°C–25°C (59°F–77°F) | 0°C या 45°C से अधिक (32°F–113°F) |
| सापेक्ष आर्द्रता | 45–55% | >90% |
बैटरियों को कभी भी रेडिएटर के पास, सीधी धूप में या गर्म मौसम के दौरान बंद कार के अंदर नहीं रखना चाहिए। बैटरी की स्थिति के लिए तापमान नियंत्रण बहुत महत्वपूर्ण है। जब तापमान में प्रतिदिन 10 डिग्री सेल्सियस (लगभग 18 फ़ारेनहाइट) से अधिक की उतार-चढ़ाव होता है, तो इलेक्ट्रोड भीतरी रूप से फैलते और सिकुड़ते हैं, जिससे समय के साथ यांत्रिक तनाव उत्पन्न होता है। घर या कार्यालय में छोटे संग्रह के लिए, स्थिर कमरे के तापमान वाले स्थान पर रखे गए थर्मल इन्सुलेटेड प्लास्टिक बॉक्स सबसे अच्छा काम करते हैं। बड़े संचालन के लिए उचित HVAC प्रणालियों की आवश्यकता होती है जो तापमान को संकीर्ण ±2 डिग्री की सीमा में बनाए रख सकें। यह कुछ क्षेत्रों को दूसरों की तुलना में तेजी से उम्र बढ़ने से रोकने में मदद करता है, जिससे समग्र जीवनकाल में काफी कमी आएगी।
जब नमी का स्तर 70% से अधिक हो जाता है, तो टर्मिनलों के क्षरण शुरू हो जाते हैं और बैटरी एनक्लोजर के अंदर हाइड्रोफ्लोरिक एसिड बनने का खतरा होता है, जो गर्म, आर्द्र जलवायु में बैटरी के जीवन को लगभग 40% तक कम कर देता है। दूसरी ओर, जब नमी 30% से नीचे गिर जाती है, तो स्थैतिक बिजली एक बड़ी समस्या बन जाती है जो संवेदनशील घटकों को नुकसान पहुंचा सकती है। यहां अच्छी हवादारी आवश्यक है, प्रति घंटे छह से बारह बार हवा को पूरी तरह से बदलने का लक्ष्य रखना उन खराब वालाटाइल ऑर्गेनिक यौगिकों को साफ करने में मदद करता है जो पुराने बैटरी सेलों से निकलते हैं। अधिकांश सुविधाएं चीजों को स्थिर रखने के लिए या तो सिलिका जेल पैक या औद्योगिक डीह्यूमिडिफायर का उपयोग करती हैं, विशेष रूप से लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के भंडारण के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि वे नमी में उतार-चढ़ाव के प्रति इतने संवेदनशील हैं। उद्योग विशेषज्ञ आमतौर पर इन पर्यावरण नियंत्रणों की नियमित निगरानी और रखरखाव की सिफारिश करते हैं।
दैनिक या साप्ताहिक उपयोग के लिए, बैटरियों को एक सूखे, कमरे के तापमान वाले वातावरण (15–25°C/59–77°F) में 40–50% चार्ज पर संग्रहित करें। यह इलेक्ट्रोड पर तनाव को कम करता है और तैयारी बनाए रखता है। गैर-चालक कंटेनरों का उपयोग करें, ढेर करने से बचें और बैटरियों को धातु की वस्तुओं से दूर रखें। 30 दिनों से अधिक समय तक उपकरणों में छोड़ने से बचें ताकि परजीवी ड्रेन से बचा जा सके।
छह महीने या उससे अधिक समय तक संग्रहित बैटरियों के लिए कठोर पर्यावरण नियंत्रण की आवश्यकता होती है:
| गुणनखंड | आदर्श स्थिति | मॉनिटरिंग आवृत्ति |
|---|---|---|
| चार्ज स्तर | 40–50% | प्रत्येक 3 महीने में |
| चारों ओर की तापमान | 10–20°C (50–68°F) | मासिक |
| आर्द्रता | <50% सापेक्ष आर्द्रता | द्विसाप्ताहिक |
2023 की बैटरी सुरक्षा रिपोर्ट में पाया गया कि छह महीने तक पूर्ण चार्ज पर संग्रहित बैटरियों में 18–22% क्षमता की कमी आई, जबकि 50% पर संग्रहित करने पर केवल 2–4% की कमी हुई। जलवायु नियंत्रित संग्रहण की सलाह दी जाती है।
लिथियम-आयन बैटरियां स्वतः 1.5–2% प्रति माह तक अपने आप डिस्चार्ज हो जाती हैं। गहरे डिस्चार्ज से बचने के लिए, हर 6–9 महीने में बैटरी को 50% तक चार्ज करें, लेकिन मेंटेनेंस चार्जिंग के दौरान 85% से अधिक न ले जाएं। चार्ज को 5% से नीचे जाने देना सल्फेशन को बढ़ावा देता है, जो एक डिग्रेडेशन प्रक्रिया है जिसके कारण अमेरिकी कंपनियों को प्रीमैच्योर रिप्लेसमेंट पर प्रतिवर्ष 74 करोड़ डॉलर का नुकसान होता है (पोनेमॉन 2023)।
सुरक्षा संगठनों जैसे UL सॉल्यूशंस और नेशनल फायर प्रोटेक्शन एसोसिएशन के साथ-साथ अधिकांश प्रमुख निर्माताओं ने मूल भंडारण दिशानिर्देशों पर लगभग सहमति व्यक्त की है। तापमान को लगभग 10 से 25 डिग्री सेल्सियस बनाए रखने की आवश्यकता होती है, जो लगभग 50 से 77 फारेनहाइट के बराबर है, जबकि आर्द्रता स्तर को 50 से 60 प्रतिशत के बीच रखना आदर्श प्रतीत होता है। NFPA मानक 855 के अनुसार, बैटरियों को उस सबसे दूर रखना आवश्यक है जो आग पकड़ सकता है, और तापमान स्थितियों पर निरंतर जांच की आवश्यकता होती है। इन वस्तुओं को संभालते समय याद रखने योग्य कुछ महत्वपूर्ण बातें यह हैं कि उन्हें हमेशा उनके सुरक्षात्मक ढक्कन लगे होने के साथ सीधा रखें, और उन्हें ढीला करके एक साथ जमा होने से बिल्कुल न दें। बड़े संचालन के लिए, थर्मल इमेजिंग उपकरण स्थापित करना और निष्क्रिय अग्नि दमन प्रणालियों के साथ इसे समझदारी भरा निर्णय माना जाता है। ये उपाय उन खतरनाक स्थितियों को रोकने में मदद करते हैं जहां बैटरियां नियंत्रित तरीके से अतापित होना शुरू हो जाती हैं।
2023 में बैटरी यूनिवर्सिटी द्वारा किए गए एक अध्ययन के अनुसार, लगभग 2,000 वापस की गई पावर टूल बैटरियों की जांच करने पर पता चला कि उन बैटरियों जिनका अनुचित तरीके से भंडारण किया गया, वे केवल 18 महीनों में अपनी क्षमता का लगभग दो-तिहाई भाग खो बैठीं। जिन बैटरियों को उचित परिस्थितियों में रखा गया, उनकी क्षमता 20% से नीचे तक नहीं गई। जब बैटरियां इतनी खराब हो जाती हैं, तो वोल्टेज ड्रॉप और इलेक्ट्रोड पर लिथियम प्लेटिंग जैसी समस्याएं दिखाई देने लगती हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि कई स्मार्ट उपकरण जल्दी खराब हो जाते हैं क्योंकि लोग अक्सर 30 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर उपकरणों को लंबे समय तक चार्जिंग में छोड़ देते हैं। इसके पीछे की वजह की गहराई से जांच करने पर वैज्ञानिकों ने बैटरी कोशिकाओं के भीतर SEI परत के तेजी से निर्माण और इलेक्ट्रोलाइट घोल के रासायनिक अपघटन की पहचान की, जब बैटरियां लंबे समय तक पूरी तरह चार्ज रहती हैं।
अधिकांश विशेषज्ञों का सहमत है कि बैटरियों को आंशिक रूप से चार्ज रखने से उनके अंदर होने वाली अवांछित रासायनिक प्रतिक्रियाओं को कम किया जा सकता है। इलेक्ट्रोकेमिकल सोसाइटी के अध्ययनों के अनुसार, पूर्ण चार्ज पर (100% SOC) छोड़ी गई बैटरियों में उनका आंतरिक प्रतिरोध प्रति माह लगभग 15% तक बढ़ जाता है। यह तब बहुत खराब स्थिति है जब उन्हें लगभग 60% भरा रखा जाता है, जहां प्रतिरोध में वृद्धि केवल लगभग 2.2% होती है। डेल और टेस्ला सहित प्रमुख निर्माताओं ने समय के साथ बेहतर रासायनिक संतुलन के लिए बैटरी के स्तर को 40 से 60 प्रतिशत के बीच बनाए रखने की सिफारिश की है। बैटरियों को लंबे समय तक संग्रहित करने के लिए, हर तीन महीने में स्टॉक को बदलना उचित होता है। हर 90 दिनों में सभी इकाइयों को लगभग 50% क्षमता तक फिर से चार्ज करने से प्राकृतिक निर्वहन की समस्याओं से निपटने में मदद मिलती है और सॉकर के स्तर में 20% SOC से नीचे गिरावट आने पर तांबे के स्थायी रूप से घुलने जैसी गंभीर समस्याओं को रोका जा सकता है।
थर्मल रनअवे, आग के खतरे, तथा अत्यधिक तापमान व आर्द्रता स्तर जैसी अनुचित भंडारण स्थितियों से होने वाले क्षरण के कारण लिथियम आवेशनीय बैटरियां मुख्य रूप से खतरे में होती हैं।
बैटरी के जीवनकाल को बढ़ाने के लिए, 40-50% आंशिक चार्ज पर लिथियम बैटरियों का भंडारण 15-25°C के स्थिर तापमान तथा 45-55% आर्द्रता स्तर वाले जलवायु नियंत्रित वातावरण में करें।
लंबे समय तक भंडारण के लिए, बैटरियों को 40-50% चार्ज पर रखें, पर्यावरणीय स्थितियों की नियमित निगरानी करें, और गहरा डिस्चार्ज होने से बचाने के लिए प्रत्येक 3-6 महीने में लगभग 50% तक दोबारा चार्ज करें।
आंशिक चार्जिंग बैटरी के घटकों पर तनाव को कम करती है, क्षरण को न्यूनतम करती है तथा सेलों के भीतर रासायनिक संतुलन बनाए रखने में मदद करती है, जिससे अवांछित रासायनिक प्रतिक्रियाओं को रोका जाता है तथा बैटरी के जीवनकाल को बढ़ाया जाता है।