国立再生可能エネルギー研究所（NREL）の研究チームは、リチウムイオン電池の火災問題を解決するための新しい方法を提案しました。 答えの鍵は、温度に敏感な集電装置にあるかもしれません。

アメリカの学者は、ポリマー集電装置が火災を防ぎ、エネルギー貯蔵バッテリーの火災の危険性を改善できると提案しました

釘がリチウムイオン電池セルを貫通するとどうなりますか？ このプロセスを観察した研究者は、リチウムイオン電池に関連する固有の火災の危険に対抗できるポリマーベースの方法を開発したと主張しています。

米国国立再生可能エネルギー研究所（NREL）、NASA（NASA）、ユニバーシティカレッジロンドン、ディドコットファラデーインスティテュート、ロンドン国立物理研究所、フランスのヨーロッパシンクロトロンの学者は、釘を円筒形の「18650バッテリー」（18x65mmサイズ）自動車用途で一般的に使用されます。 研究者たちは、電気自動車（EV）バッテリーが衝突時に耐えなければならない機械的ストレスを再現しようとしています。

釘はバッテリー内部の短絡を引き起こし、バッテリーの温度を上昇させます。 釘がバッテリーを貫通したときにバッテリー内部で何が起こったのかをより詳細に研究するために、研究者たちは高速X線カメラを使用して毎秒2000フレームでイベントをキャプチャしました。

NRELのスタッフサイエンティストであるDonalFinegan氏は、次のように述べています。 速度はとても速いですとても速いですこのXNUMX秒間に何が起こったのか理解するのは難しいです。 しかし、このXNUMX秒間の管理はバッテリーの安全性を向上させる重要な要素であるため、何が起こったのかを理解することも非常に重要です。」

チェックしないでおくと、熱暴走によるバッテリーの温度上昇は摂氏800度を超えることが証明されています。

バッテリーセルには、アルミニウムと銅の集電体が含まれています。 研究チームは、アルミニウムでコーティングされたポリマーを使用して同じ役割を果たし、それらの集電体が高温で収縮し、電流の流れを即座に阻止することを観察しました。 短絡熱によりポリマーが収縮し、反応によって釘と負極の間に物理的な障壁が形成され、短絡が停止します。

実験中、ポリマー集電装置のないすべてのバッテリーは、釘に穴を開けると爆燃します。 対照的に、ポリマーを搭載したバッテリーはいずれもこの動作を示しませんでした。

Finegan氏は次のように述べています。「バッテリーの壊滅的な故障は非常にまれですが、これが発生すると、多くの損傷を引き起こす可能性があります。 それは関係者の安全と健康のためだけでなく、会社のためでもあります。」

アメリカの学者は、ポリマー集電装置が火災を防ぎ、エネルギー貯蔵バッテリーの火災の危険性を改善できると提案しました

バッテリーセルを統合している会社を考慮して、NRELは、数百のリチウムイオンバッテリー乱用テストからの数百の放射線ビデオおよび温度データポイントを含むバッテリー故障データベースを指摘しました。

Finegan氏は次のように述べています。「小規模メーカーは、過去XNUMX〜XNUMX年間のように、厳密な方法でバッテリーをテストするための時間とリソースを常に持っているわけではありません。」

ロシアの研究者は最近、バッテリーの火災を防ぐためにポリマーを使用するというアイデアを開発しました。 サンクトペテルブルク大学の電気化学科のOlegLevin教授と彼の同僚は、ポリマーを使用する方法を開発し、特許を申請しました。 このポリマーの導電率は、熱や電圧の変化に応じて変化します。 チームはこの方法を「ケミカルフューズ」と呼びました。

マイクロリチウム電池グループによると、現在、ロシアの科学者のこのポリマーは、異なるカソードコンポーネントが異なる電圧レベルで動作するため、リン酸鉄リチウム（LFP）電池にのみ適しています。 LFPバッテリーの場合は3.2Vです。 競合他社のニッケル-マンガン-コバルト（NMC）カソードの動作電圧は、NMCバッテリーのタイプに応じて3.7V〜4.2Vです。