Un team di ricerca del National Renewable Energy Laboratory (NREL) ha proposto un nuovo metodo per risolvere il problema del fuoco delle batterie agli ioni di litio. La chiave della risposta potrebbe risiedere nel collettore di corrente sensibile alla temperatura.

Studiosi americani hanno proposto che i collettori di corrente polimerica possano prevenire gli incendi e migliorare i rischi di incendio delle batterie di accumulo di energia

Cosa succede quando un chiodo perfora una cella di una batteria agli ioni di litio? I ricercatori che hanno osservato questo processo affermano di aver sviluppato un metodo a base di polimeri in grado di contrastare i rischi di incendio intrinseci associati alle batterie agli ioni di litio.

Gli studiosi del National Renewable Energy Laboratory (NREL) degli Stati Uniti, della NASA (NASA), dell’University College di Londra, del Faraday Institute di Didcot, del National Physical Laboratory di Londra e dell’European Synchrotron della Francia, saranno Il chiodo viene inserito in una “batteria 18650” cilindrica (18×65 mm in dimensioni) comunemente utilizzati nelle applicazioni automobilistiche. I ricercatori stanno cercando di riprodurre lo stress meccanico che le batterie dei veicoli elettrici (EV) devono sopportare in caso di incidente.

Il chiodo attiverà un cortocircuito all’interno della batteria, provocandone l’aumento della temperatura. Per studiare più in dettaglio cosa è successo all’interno della batteria quando il chiodo è penetrato nella batteria, i ricercatori hanno utilizzato una telecamera a raggi X ad alta velocità per catturare l’evento a 2000 fotogrammi al secondo.

Donal Finegan, uno scienziato dello staff di NREL, ha dichiarato: “Quando la batteria si guasta, si guasta molto rapidamente, quindi può passare da completamente intatta a essere inghiottita dalle fiamme e completamente distrutta in pochi secondi. La velocità è molto veloce, molto veloce. Difficile capire cosa sia successo in questi due secondi. Ma è anche molto importante capire cosa è successo, perché la gestione di questi due secondi è un fattore importante per migliorare la sicurezza della batteria».

Se lasciato deselezionato, è stato dimostrato che l’aumento della temperatura della batteria causato dall’instabilità termica supera gli 800 gradi Celsius.

Le celle della batteria contengono collettori di corrente in alluminio e rame. Il team di ricerca ha utilizzato polimeri rivestiti di alluminio per svolgere lo stesso ruolo e ha osservato che i loro collettori di corrente si restringono alle alte temperature, arrestando immediatamente il flusso di corrente. Il calore del cortocircuito provoca il restringimento del polimero e la reazione forma una barriera fisica tra l’unghia e l’elettrodo negativo, arrestando il cortocircuito.

Durante l’esperimento, tutte le batterie senza collettore di corrente polimerica si deflagrano se il chiodo viene forato. Al contrario, nessuna delle batterie caricate con polimero ha mostrato questo comportamento.

Finegan ha dichiarato: “Il guasto catastrofico della batteria è molto raro, ma quando ciò accade, può causare molti danni. Non è solo per la sicurezza e la salute del personale interessato, ma anche per un’azienda”.

Studiosi americani hanno proposto che i collettori di corrente polimerica possano prevenire gli incendi e migliorare i rischi di incendio delle batterie di accumulo di energia

Considerando la società che sta integrando le celle della batteria, NREL ha indicato il proprio database di guasto della batteria, che contiene centinaia di punti di dati di temperatura e video radiologici da centinaia di test di abuso della batteria agli ioni di litio.

Finegan ha dichiarato: “I piccoli produttori non hanno sempre il tempo e le risorse per testare le batterie in modo così rigoroso che abbiamo avuto negli ultimi cinque o sei anni”.

I ricercatori russi hanno anche recentemente sviluppato l’idea di utilizzare polimeri per prevenire gli incendi delle batterie. Il professor Oleg Levin del Dipartimento di Elettrochimica dell’Università di San Pietroburgo ei suoi colleghi hanno sviluppato un metodo per utilizzare i polimeri e hanno richiesto un brevetto. La conduttività di questo polimero cambia al variare del calore o della tensione. Il team ha chiamato questo metodo “spoglia chimica”.

Secondo il gruppo di batterie al micro-litio, al momento, questo polimero di scienziati russi è adatto solo per batterie al litio ferro fosfato (LFP), perché diversi componenti del catodo funzionano a diversi livelli di tensione. Per le batterie LFP, è 3.2 V. I catodi al nichel-manganese-cobalto (NMC) della concorrenza hanno tensioni di esercizio comprese tra 3.7 V e 4.2 V, a seconda del tipo di batteria NMC.