Et forskerhold fra National Renewable Energy Laboratory (NREL) foreslog en ny metode til at løse brandproblemet med lithium-ion-batterier. Nøglen til svaret kan ligge i den temperaturfølsomme strømaftager.

Amerikanske forskere foreslog, at polymerstrømsamlere kan forhindre brande og forbedre brandfaren for energiopbevaringsbatterier

Hvad sker der, når et søm gennemborer en lithium-ion battericelle? Forskerne, der observerede denne proces, hævder, at de har udviklet en polymer-baseret metode, der kan imødegå de iboende brandfarer forbundet med lithium-ion-batterier.

Forskere fra US National Renewable Energy Laboratory (NREL), NASA (NASA), University College London, Didcots Faraday Institute, Londons National Physical Laboratory og Frankrigs European Synchrotron, vil. størrelse) almindeligvis brugt i bilindustrien. Forskere forsøger at genskabe den mekaniske belastning, som batterier til elektriske køretøjer (EV) skal udholde i et styrt.

Neglen vil udløse en kortslutning inde i batteriet, hvilket får dets temperatur til at stige. For at studere mere detaljeret, hvad der skete inde i batteriet, da sømmet trængte ind i batteriet, brugte forskerne et højhastigheds røntgenkamera til at fange begivenheden med 2000 billeder i sekundet.

Donal Finegan, en stabsforsker ved NREL, sagde: “Når batteriet svigter, svigter det meget hurtigt, så det kan gå fra helt intakt til at blive slugt af flammer og fuldstændig ødelagt på få sekunder. Hastigheden er meget hurtig, meget hurtig. Det er svært at forstå, hvad der skete på disse to sekunder. Men det er også meget vigtigt at forstå, hvad der skete, fordi styringen af ​​disse to sekunder er en vigtig faktor for at forbedre batterisikkerheden.”

Hvis det ikke er markeret, har batteritemperaturstigningen forårsaget af termisk løb vist sig at overstige 800 grader Celsius.

Battericellerne indeholder strømaftagere af aluminium og kobber. Forskerholdet brugte aluminiumbelagte polymerer til at spille den samme rolle og observerede, at deres strømaftagere krymper ved høje temperaturer, hvilket øjeblikkeligt stopper strømmen. Kortslutningsvarmen får polymeren til at krympe, og reaktionen danner en fysisk barriere mellem sømmet og den negative elektrode, der stopper kortslutningen.

Under eksperimentet vil alle batterier uden en polymerstrømsamler deflagrere, hvis sømmet gennembores. I modsætning hertil udviste ingen af ​​batterierne fyldt med polymer denne adfærd.

Finegan sagde: “Det katastrofale svigt af batteriet er meget sjældent, men når dette sker, kan det forårsage en masse skade. Det er ikke kun for det relevante personales sikkerhed og sundhed, men også for en virksomhed.”

Amerikanske forskere foreslog, at polymerstrømsamlere kan forhindre brande og forbedre brandfaren for energiopbevaringsbatterier

I betragtning af virksomheden, der integrerer battericeller, pegede NREL på sin batterifejldatabase, som indeholder hundredvis af radiologiske video- og temperaturdatapunkter fra hundredvis af misbrugstest af lithium-ion-batterier.

Finegan sagde: “Små producenter har ikke altid tid og ressourcer til at teste batterier på en så streng måde, som vi har gjort i de sidste fem til seks år.”

Russiske forskere har også for nylig udviklet ideen om at bruge polymerer til at forhindre batteribrande. Professor Oleg Levin fra Institut for Elektrokemi ved St. Petersborg Universitet og hans kolleger udviklede en metode til at bruge polymerer og ansøgte om et patent. Ledningsevnen af ​​denne polymer ændres med ændringer i varme eller spænding. Holdet kaldte denne metode “kemisk tændrør”.

Ifølge mikro-lithium-batterigruppen er denne polymer af russiske forskere på nuværende tidspunkt kun egnet til lithium-jernfosfat (LFP)-batterier, fordi forskellige katodekomponenter fungerer ved forskellige spændingsniveauer. For LFP-batterier er det 3.2V. Konkurrent nikkel-mangan-kobolt (NMC) katoder har driftsspændinger mellem 3.7V og 4.2V, afhængigt af typen af ​​NMC-batteri.