Даследчая група з Нацыянальнай лабараторыі аднаўляльнай энергіі (NREL) прапанавала новы метад вырашэння праблемы пажару літый-іённых батарэй. Ключ да адказу можа крыцца ў тэмпературна-адчувальным токапрыёмніку.

Амерыканскія навукоўцы выказалі здагадку, што палімерныя токапрыёмнікі могуць прадухіліць пажары і павысіць небяспеку пажару акумулятарнай батарэі

Што адбываецца, калі цвік праколвае літый-іённы акумулятар? Даследнікі, якія назіралі за гэтым працэсам, сцвярджаюць, што яны распрацавалі метад на аснове палімераў, які можа супрацьстаяць небяспецы пажару, звязанай з літый-іённымі батарэямі.

Навукоўцы з Нацыянальнай лабараторыі аднаўляльных крыніц энергіі ЗША (NREL), NASA (NASA), Універсітэцкага каледжа Лондана, Інстытута Фарадэя Дыдкота, Лонданскай нацыянальнай фізічнай лабараторыі і Еўрапейскага сінхратрона Францыі, будуць Цвік забіты ў цыліндрычную «батарэю 18650» (18×65 мм у памер) звычайна выкарыстоўваецца ў аўтамабільных прыладах. Даследчыкі спрабуюць прайграць механічнае напружанне, якое батарэі электрамабіляў (EV) павінны вытрымаць у выніку аварыі.

Цвік выкліча кароткае замыканне ўнутры батарэі, што прывядзе да павышэння яе тэмпературы. Каб больш дэталёва вывучыць, што адбывалася ўнутры батарэі, калі цвік пракраўся ў батарэю, даследчыкі выкарыстоўвалі высакахуткасную рэнтгенаўскую камеру, каб зафіксаваць падзею з хуткасцю 2000 кадраў у секунду.

Донал Фінеган, штатны вучоны з NREL, сказаў: «Калі батарэя выходзіць з ладу, яна выходзіць з ладу вельмі хутка, таму яна можа перайсці ад цалкам цэлай да яе паглынання полымем і поўнага знішчэння за некалькі секунд. Хуткасць вельмі хуткая, вельмі хуткая. Цяжка зразумець, што адбылося за гэтыя дзве секунды. Але таксама вельмі важна зразумець, што адбылося, таму што кіраванне гэтымі дзвюма секундамі з’яўляецца важным фактарам павышэння бяспекі акумулятара».

Калі не паставіць галачку, павышэнне тэмпературы батарэі, выкліканае цеплавым уцёкам, перавышае 800 градусаў Цэльсія.

Элементы акумулятара ўтрымліваюць токапрыёмнікі з алюмінія і медзі. Даследчая група выкарыстоўвала палімеры з алюмініевым пакрыццём, каб гуляць тую ж ролю, і заўважыла, што іх токапрыёмнікі сціскаюцца пры высокіх тэмпературах, неадкладна спыняючы паток току. Цяпло кароткага замыкання прымушае палімер сціскацца, і рэакцыя ўтварае фізічны бар’ер паміж пазногцем і адмоўным электродам, спыняючы кароткае замыканне.

Падчас эксперыменту ўсе батарэі без палімернага токапрыёмніка згарэюць, калі цвік пракалоць. Наадварот, ні адна з батарэй, загружаных палімерам, не праявіла такога паводзінаў.

Фінеган сказаў: «Катастрафічны выхад батарэі здарыцца вельмі рэдка, але калі гэта адбываецца, гэта можа нанесці вялікую шкоду. Гэта не толькі для бяспекі і здароўя адпаведнага персаналу, але і для кампаніі».

Амерыканскія навукоўцы выказалі здагадку, што палімерныя токапрыёмнікі могуць прадухіліць пажары і павысіць небяспеку пажару акумулятарнай батарэі

Улічваючы кампанію, якая інтэгруе акумулятарныя элементы, NREL паказаў на сваю базу дадзеных збояў батарэі, якая змяшчае сотні рэнтгеналагічных відэа і тэмпературных кропак з сотняў тэстаў на выкарыстанне літый-іённых батарэй.

Фінеган сказаў: «Дробныя вытворцы не заўсёды маюць час і рэсурсы, каб праверыць батарэі такім строгім спосабам, які мы мелі за апошнія пяць-шэсць гадоў».

Расійскія даследчыкі таксама нядаўна распрацавалі ідэю выкарыстання палімераў для прадухілення ўзгарання акумулятараў. Прафесар кафедры электрахіміі Санкт-Пецярбургскага ўніверсітэта Алег Левін і яго калегі распрацавалі метад выкарыстання палімераў і падалі заяўку на патэнт. Праводнасць гэтага палімера змяняецца пры змене цяпла або напружання. Каманда назвала гэты метад «хімічным узрывальнікам».

Па дадзеных групы мікралітыевых акумулятараў, у цяперашні час гэты палімер расійскіх навукоўцаў падыходзіць толькі для літый-жалеза-фасфатных (LFP) акумулятараў, паколькі розныя катодныя кампаненты працуюць пры розных узроўнях напружання. Для батарэй LFP гэта 3.2 В. У канкурэнтных нікель-марганцова-кобальтавых (NMC) катоды маюць працоўнае напружанне ад 3.7 В да 4.2 В, у залежнасці ад тыпу батарэі NMC.