EV बैटरी आग क्यों पकड़ती है और सिस्टम इसे कैसे रोकते हैं?

बैटरी प्रौद्योगिकी
लेखक: Deniz Erkan
निर्माण: 18 अक्टूबर 2026

थर्मल रनअवे एक ऐसी स्व-पोषित रासायनिक श्रृंखला है जो एक सेल से शुरू होकर अपने पड़ोसी सेल्स को भी आग में फँसा देती है; आधुनिक बैटरियाँ बैरियर और BMS के साथ इस श्रृंखला को तोड़ देती हैं।

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इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी थर्मल रनवे के कारण आग पकड़ लेती है, जो एक स्व-पोषित रासायनिक श्रृंखला प्रतिक्रिया है जो तब शुरू होती है जब लिथियम-आयन सेलों में ऊष्मा उत्पादन ऊष्मा अपव्यय से अधिक हो जाता है; आधुनिक बैटरी पैक इसे विभाजक रसायन विज्ञान, ज्वाला-विलंबक इलेक्ट्रोलाइट योजक, सेलों के बीच थर्मल अवरोधक, नियंत्रित निकासी चैनल और BMS निगरानी जैसे स्तरित उपायों से रोकने का प्रयास करते हैं। नीचे हम इस तंत्र को चरण-दर-चरण और निर्माताओं की रक्षा पंक्ति को परत-दर-परत जांचते हैं।

मुख्य बिंदु

थर्मल रनवे एक सेल का तापमान 600°C से ऊपर ले जा सकता है; यह प्रक्रिया मिनटों में आग लगने का परिणाम होती है।
अवरोधक के अभाव में सेल से सेल में फैलाव 60 सेकंड से कम समय में हो सकता है।
NMC सेल 150-210°C सीमा में अस्थिर हो जाते हैं जबकि LFP 230-300°C तक स्थिर रहता है।
निकासी चैनल और अग्निरोधी अवरोधकों के साथ NTP (No Thermal Propagation) पैक का लक्ष्य एकल सेल की खराबी को पैक में फैलने से पहले बुझाना है।
सांख्यिकीय रूप से बैटरी की आग पेट्रोल वाहनों की आग से कम सामान्य है, लेकिन होने पर इसे नियंत्रित करना बहुत अधिक कठिन होता है।

थर्मल रनवे वास्तव में क्या है और कैसे शुरू होता है?

थर्मल रनवे, हिंदी में ऊष्मीय विकर्षण, लिथियम-आयन सेल में ऊष्मा उत्पादन के ऊष्मा अपव्यय से अधिक होने के क्षण शुरू होने वाली एक प्रतिक्रिया श्रृंखला है जो सकारात्मक फीडबैक चक्र के साथ खुद को तेज कर लेती है। तर्क की श्रृंखला सरल है: जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, एक्सोथर्मिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं तेज होती हैं, तेज होती प्रतिक्रियाएं अधिक ऊष्मा उत्पन्न करती हैं, और अधिक ऊष्मा प्रतिक्रियाओं को और भी तेज कर देती है। एक बार चक्र स्थापित हो जाने पर, सेल का तापमान 600°C से अधिक हो सकता है और यह प्रक्रिया मिनटों में आग लगने या विस्फोट का परिणाम हो सकती है।

महत्वपूर्ण बात यह है कि यह एक अकेली घटना नहीं बल्कि चरणबद्ध अनुक्रम है। क्रम लगभग इस प्रकार आगे बढ़ता है: पहले आंतरिक खराबी और ऊष्मा वृद्धि आती है; फिर पॉलिमर विभाजक, यानी सेपरेटर, अपनी संरचना खोकर आंतरिक शॉर्ट सर्किट का कारण बनता है। शॉर्ट सर्किट ऊष्मा को बढ़ा देता है, इलेक्ट्रोलाइट अपघटित होकर गैस उत्पन्न करता है; सेल के भीतर दबाव बढ़ जाता है। उच्चतम तापमान पर कैथोड सामग्री अपनी ऑक्सीजन छोड़ना शुरू कर देती है। यही अंतिम चरण बताता है कि आग बुझाना इतना मुश्किल क्यों है: बैटरी अपना ईंधन और ऑक्सीजन अंदर ही उत्पन्न करती है।

ट्रिगर: आंतरिक शॉर्ट सर्किट तक जाने वाले रास्ते

शैक्षणिक वर्गीकरण में थर्मल रनवे आमतौर पर यांत्रिक, विद्युत या थर्मल दुरुपयोग के माध्यम से होने वाले आंतरिक शॉर्ट सर्किट से शुरू होता है। सामान्य बात यह है कि दुरुपयोग का परिदृश्य कुछ भी हो, अंत में सेल के भीतर एनोड और कैथोड का संपर्क होना है। प्रमुख ट्रिगर:

यांत्रिक क्षति: कुचलना, छेद होना, गिरना या टक्कर; अनियंत्रित धारा तीव्र ऊष्मा उत्पन्न करती है।
अधिक चार्जिंग: डिज़ाइन वोल्टेज सीमा से अधिक होना आंतरिक सामग्री को अस्थिर कर देता है; खराब या घटिया चार्जिंग उपकरण BMS सुरक्षा को पार कर सकता है।
निर्माण दोष: सूक्ष्म धातु कण, सेपरेटर दोष या संदूषण महीनों, यहां तक कि सालों बाद आंतरिक शॉर्ट सर्किट में बदल सकते हैं।
अत्यधिक गर्मी: उच्च परिवेश तापमान, आसपास की कोई आग या अपर्याप्त शीतलन।

एक विवरण इंजीनियरिंग की दृष्टि से महत्वपूर्ण है: पुरानी हो चुकी, कम SOH वाली सेलों में माइक्रो आंतरिक शॉर्ट सर्किट से उत्पन्न ऊष्मा अकेले ही थर्मल रनअवे शुरू करने के स्तर तक पहुँच सकती है। यानी जोखिम केवल दुर्घटना के समय ही नहीं, बल्कि सेल के जीवनकाल के उत्तरार्ध के वर्षों में भी उभरता है।

श्रृंखलाबद्ध प्रतिक्रिया: एक सेल से पूरे पैक तक

एक आधुनिक EV पैक में सैकड़ों, यहाँ तक कि हज़ारों सेल होते हैं और असली खतरा यहीं से शुरू होता है। थर्मल रनअवे की संभावना सेलों की संख्या बढ़ने के साथ बढ़ती है; एक सेल का आग पकड़ना अभी आपदा नहीं है, असली आपदा ऊष्मा का पड़ोसी सेलों में फैलना है। यदि थर्मल बैरियर न हों और वेंटिलेशन अपर्याप्त हो, तो यह सेल-से-सेल फैलाव 60 सेकंड से कम समय में पूरा हो सकता है।

बुझाने के मोर्चे पर भी स्थिति अलग है। यह प्रक्रिया दर्जनों गैसें उत्पन्न करती है और उनमें से अधिकांश ज़हरीली होती हैं: HF, HCl और HCN जैसे अम्ल; CO, NH₃, SO₂, कार्बोनेट और फॉर्मल्डिहाइड। चूँकि HF और CO की सांद्रता रनअवे शुरू होने से पहले ही बढ़ने लगती है, इन गैसों की निगरानी शीघ्र चेतावनी प्रदान कर सकती है। ठंडा करना, यानी बड़ी मात्रा में पानी, प्राथमिक हस्तक्षेप का लक्ष्य है; बुझने के बाद भी सेलों में बची अवशिष्ट ऊष्मा के कारण विलंबित पुनः ज्वलन का जोखिम बना रहता है और लंबे समय तक निगरानी आवश्यक होती है।

सामग्री स्तर पर सुरक्षा: सेपरेटर और इलेक्ट्रोलाइट रसायन विज्ञान

ज्वलनशील पॉलिमर सेपरेटर और तरल इलेक्ट्रोलाइट को लिथियम-आयन सुरक्षा खतरों की मूल वजह के रूप में पहचाना जाता है। इसीलिए बचाव की पहली सीमा सेल के भीतर, सामग्री के रसायन में स्थापित होती है। सेपरेटर की ओर लक्ष्य ऐसी फिल्म परतें हैं जो ऊष्मा के संपर्क में आने पर अपनी संरचना बनाए रखती हैं या नियंत्रित रूप से बंद हो जाती हैं: ज्वाला-प्रतिरोधी सेपरेटर थर्मल रनअवे को शुरू से रोकने या सीमित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक हैं। एक महत्वपूर्ण संतुलन भी है: स्मार्ट सेपरेटर में सामान्य परिचालन स्थितियों में इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन ज्वाला-प्रतिरोधी परत से प्रभावित नहीं होता।

इलेक्ट्रोलाइट की ओर फास्फोरस आधारित योजक, फ्लोरीन युक्त यौगिक और आयनिक तरल मुख्य ज्वाला-प्रतिरोधी योजक वर्गों का निर्माण करते हैं। ये योजक इलेक्ट्रोलाइट की ऊष्मा उत्सर्जन को कम करते हैं और प्रारंभिक ऊष्मा उत्सर्जन तापमान को बढ़ाते हैं; ज्वाला-प्रतिरोधक युक्त इलेक्ट्रोलाइट से चलाए गए ऋणात्मक इलेक्ट्रोड के नमूनों ने कम ऊष्मा उत्पादन और अधिक प्रारंभिक अपघटन तापमान दिखाया। ओवरचार्ज परिदृश्य में γ-ब्युटिरोलैक्टोन (γ-BL) के उपयोग से विस्फोट का जोखिम स्पष्ट रूप से कम होता है। सीमाएँ भी हैं: योजक के बावजूद तरल इलेक्ट्रोलाइट में रिसाव का जोखिम बना रहता है, इसलिए शोधकर्ता ठोस इलेक्ट्रोलाइट जैसे विकल्पों की ओर बढ़ रहे हैं।

सेल केमिस्ट्री का चुनाव: NMC या LFP?

पैक डिज़ाइन से पहले लिया गया सबसे बड़ा सुरक्षा निर्णय सेल केमिस्ट्री स्वयं है। NMC उच्च क्षमता और शक्ति प्रदान करता है लेकिन उच्च तापमान थर्मल स्थिरता से समझौता करता है; LFP अधिक सुरक्षित, अधिक सस्ता और आमतौर पर अधिक टिकाऊ होता है।

विशेषता	NMC	LFP
थर्मल रनअवे का प्रारंभ	150-210°C (कुछ मापों में लगभग 160°C)	270-300°C (कुछ मापों में 230°C तक स्थिर)
थर्मल स्थिरता	कम स्थिर, रनअवे के लिए अधिक प्रवण	अधिक उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता
रनअवे के बाद गैस उत्पादन	अधिक	अधिक कम
क्षमता और शक्ति	अधिक ऊँचा	अधिक कम
ज्ञात कमजोर बिंदु	दहन तापमान अधिक	सेल असंतुलन की प्रवृत्ति

अलग-अलग मापों में प्रारंभिक तापमान का अंतर कोई विरोधाभास नहीं है, बल्कि मापन विधि और सेल फॉर्मेट का अंतर है; दोनों आँकड़ा सेट एक ही निष्कर्ष की ओर इशारा करते हैं: NMC जल्दी और अधिक गर्म runaway में प्रवेश करता है, LFP इसे बहुत बाद में अनुभव करता है।

पैकेज आर्किटेक्चर: बैरियर, निकासी चैनल और NTP

Isı yayılmasını bastıran aerogel bariyerler ve kontrollü tahliye kanalları, pil paketinde bir hücrenin yanmasını bütün araca dönüştürmeyi engelliyor.

सेल केमिस्ट्री जो भी हो, निर्माता की दूसरी रक्षा पंक्ति पैकेज का भौतिक आर्किटेक्चर है। उद्देश्य एक सेल की खराबी का पूरे पैकेज में फैलना रोकना है, और इसे NTP, यानी No Thermal Propagation दृष्टिकोण कहा जाता है। तीन घटक मिलते हैं: आग प्रतिरोधी बैरियर, वेंट और हर सेल की निगरानी करने वाला स्मार्ट BMS।

सेलों के बीच थर्मल बैरियर

थर्मल बैरियर और इन्सुलेशन परतें, जब कोई सेल runaway में प्रवेश करता है तो गर्मी के फैलने को भौतिक रूप से रोकती हैं। 2026 की एक समीक्षा दिखाती है कि थर्मल बैरियर सेल से निकलने वाली गर्म गैस और लपटों के फैलने को काफी हद तक दबाते हैं। व्यवहार में एरोजेल कंबल और intumescent, यानी गर्मी से फूलने वाले कोटिंग्स सेलों के बीच रखे जाते हैं; अल्ट्रा-पतले फॉर्मेट में बैरियर सामग्री पूरे वाहन जीवनकाल भर थर्मल और यांत्रिक दोनों सुरक्षा प्रदान कर सकती है।

निकासी और वेंट चैनल

गैस जमा होने पर विस्फोट अपरिहार्य है; इसलिए नियंत्रित निकासी महत्वपूर्ण है। मैनिफोल्ड वाला वेंट चैनल डिज़ाइन गर्म गैसों को पैकेज से बाहर की ओर मोड़ता है और चैनलों का ठोस सामग्री से अवरुद्ध न होना सुनिश्चित करने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन करना आवश्यक है। CATL ने पैकेज के अंदर एकीकृत एग्जॉस्ट चैनलों और थर्मल विसंगति की स्थिति में लपटों के फैलने को रोकने वाले बैरियरों के साथ इस दृष्टिकोण का व्यावसायिक उदाहरण प्रस्तुत किया है। तर्क स्पष्ट है: अगर runaway को पूरी तरह रोक नहीं सकते, तो उसे एक सेल में कैद कर दो।

BMS और निगरानी: Runaway विकसित होने से पहले पकड़ना

बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम, यानी BMS, तापमान, वोल्टेज, करंट और समग्र बैटरी स्वास्थ्य की निरंतर निगरानी करता है; थर्मल runaway विकसित होने से पहले असामान्य परिस्थितियों का पता लगाकर सुधारात्मक कार्रवाई करता है। 2026 तक सुरक्षित पैकेजों का राज़ BMS का सही संकेतों को देखना और सही व्याख्या करना है: वोल्टेज विसंगतियाँ, सेलों के बीच तापमान के अंतर और गैस उत्सर्जन डेटा का साथ-साथ मूल्यांकन किया जाता है।

निगरानी परत तेजी से बढ़ रही है। गैस उत्सर्जन सेंसर और तापमान विसंगति का पता लगाना बड़ी बैटरी स्थापनाओं में क्रमशः एकीकृत किए जा रहे हैं; इन्फ्रारेड आधारित थर्मल निगरानी और प्रारंभिक चेतावनी प्रणालियों के लिए फरवरी 2026 में एक विशेष तकनीकी व्हाइट पेपर प्रकाशित किया गया है। इस क्षेत्र को उद्योग द्वारा दिया जाने वाला महत्व आँकड़े भी दिखाते हैं: EV बैटरी थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम बाज़ार 2025 में 7.0 अरब डॉलर स्तर पर था जबकि 2026 के लिए 9.2 अरब डॉलर अनुमानित है और 2033 तक 75.1 अरब डॉलर तक पहुँचने की अपेक्षा है। नियामक पक्ष में भी NHTSA, EV बैटरी सुरक्षा के लिए एक Battery Safety Initiative के तहत शोध और गतिविधियों का समन्वय कर रहा है।

क्या भविष्य में सॉलिड-स्टेट बैटरी जोखिम को समाप्त कर देगी?

सॉलिड-स्टेट डिज़ाइन आयनों को तरल इलेक्ट्रोलाइट के बजाय ठोस पदार्थों से ले जाते हैं। ठोस इलेक्ट्रोलाइट आमतौर पर ज्वलनशील नहीं होते, इसलिए माना जाता है कि ये थर्मल रनवे की संभावना को काफी हद तक कम कर सकते हैं; साथ ही इनमें अधिक ऊर्जा घनत्व और तेज़ चार्जिंग की क्षमता भी है। लेकिन तस्वीर अभी स्पष्ट नहीं है: वाणिज्यिक वितरण सीमित है और गंभीर इंजीनियरिंग चुनौतियों पर काबू पाना ज़रूरी है। संक्षेप में, सॉलिड-स्टेट सामग्री रसायन विज्ञान की ओर से सबसे मजबूत भविष्य का वादा है, लेकिन आज के पैकेट अभी भी स्तरित रक्षा आर्किटेक्चर पर निर्भर हैं।

क्या ईवी बैटरी आग पेट्रोल वाहनों की आग से अधिक आम है?

प्रश्न का संतुलित उत्तर: नहीं, आंकड़ों के लिहाज़ से ये अधिक दुर्लभ हैं; लेकिन अधिक कठिन हैं। प्रति 100,000 बिक्री पर लगभग 25 आगें पूर्ण विद्युत वाहनों में होती हैं, जबकि यह दर पेट्रोल वाहनों में 1,530 के आसपास होती है; चार अलग-अलग अध्ययनों की समीक्षा पर आधारित एक मूल्यांकन भी यह पुष्टि करता है कि पेट्रोल वाहन विद्युत वाहनों की तुलना में अधिक आग पकड़ने के प्रति संवेदनशील होते हैं। यहाँ तक कि हाइब्रिड वाहनों के ईवी से अधिक बार जलने की बात भी कही जाती है।

यह भी एक अलग सच्चाई है कि इस आंकड़े को अकेले नहीं पढ़ा जाना चाहिए। तुलना की पद्धति, वाहन प्रकार का वितरण और आग की परिभाषा बहस का विषय है; लोकप्रिय ग्राफ़ के भ्रामक हो सकने संबंधी आलोचनाएँ भी मौजूद हैं। इसके अलावा, ईवी आगों का दुर्लभ होना उन्हें आसान नहीं बनाता: थर्मल रनवे के कारण इन्हें नियंत्रित करना विशेष रूप से कठिन है, बुझाने में घंटों लग सकते हैं और पुनः आग पकड़ने के जोखिम के कारण लंबे समय तक निगरानी आवश्यक है। सही सार यह है: विद्युत वाहन कम जलते हैं, लेकिन जब जलते हैं तो घटना पेट्रोल वाहन की आग से अलग, एक विशिष्ट प्रतिक्रिया अनुशासन की माँग करती है।

इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से देखा जाए तो तस्वीर आशाजनक है: थर्मल रनअवे पूरी तरह समाप्त नहीं हुआ है, लेकिन बहु-स्तरीय रक्षा - चुने हुए सेल केमिस्ट्री, अग्नि-प्रतिरोधी सामग्री, भौतिक अवरोध, नियंत्रित निष्कासन और सेंसर आधारित प्रारंभिक चेतावनी - के माध्यम से इसे एक प्रबंधनीय घटना में बदल दिया गया है। जोखिम को शून्य करना सॉलिड स्टेट जैसी नई केमिस्ट्री के बड़े पैमाने पर अपनाने पर निर्भर है।