Uma equipe de pesquisa do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) propôs um novo método para resolver o problema de incêndio de baterias de íon-lítio. A chave para a resposta pode estar no coletor de corrente sensível à temperatura.

Estudiosos americanos propuseram que os coletores de corrente de polímero podem prevenir incêndios e melhorar os riscos de incêndio em baterias de armazenamento de energia

O que acontece quando um prego perfura uma célula de bateria de íon de lítio? Os pesquisadores que observaram esse processo afirmam que desenvolveram um método baseado em polímero que pode combater os riscos de incêndio inerentes associados às baterias de íon-lítio.

Estudiosos do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos Estados Unidos (NREL), NASA (NASA), University College London, Didcot’s Faraday Institute, London’s National Physical Laboratory, e European Síncrotron da França, irão tamanho) comumente usado em aplicações automotivas. Os pesquisadores estão tentando reproduzir o estresse mecânico que as baterias de veículos elétricos (EV) devem suportar em um acidente.

O prego irá desencadear um curto-circuito dentro da bateria, fazendo com que sua temperatura suba. Para estudar mais detalhadamente o que aconteceu dentro da bateria quando o prego penetrou na bateria, os pesquisadores usaram uma câmera de raios-X de alta velocidade para capturar o evento a 2000 quadros por segundo.

Donal Finegan, um cientista da equipe do NREL, disse: “Quando a bateria falha, ela falha muito rapidamente, então pode ir de completamente intacta a ser engolida pelas chamas e completamente destruída em poucos segundos. A velocidade é muito rápida, muito rápida. É difícil entender o que aconteceu nesses dois segundos. Mas também é muito importante entender o que aconteceu, porque o gerenciamento desses dois segundos é um fator importante para melhorar a segurança da bateria. ”

Se não for verificado, o aumento da temperatura da bateria causado pela fuga térmica foi comprovado para exceder 800 graus Celsius.

As células da bateria contêm coletores de corrente de alumínio e cobre. A equipe de pesquisa usou polímeros revestidos de alumínio para desempenhar o mesmo papel e observou que seus coletores de corrente encolhem em altas temperaturas, interrompendo imediatamente o fluxo de corrente. O calor do curto-circuito faz com que o polímero encolha e a reação forma uma barreira física entre a haste e o eletrodo negativo, interrompendo o curto-circuito.

Durante o experimento, todas as baterias sem um coletor de corrente de polímero deflagrarão se o prego for perfurado. Em contraste, nenhuma das baterias carregadas com polímero exibiu este comportamento.

Finegan disse: “A falha catastrófica da bateria é muito rara, mas quando isso acontece, pode causar muitos danos. Não é apenas para a segurança e saúde do pessoal relevante, mas também para a empresa. ”

Estudiosos americanos propuseram que os coletores de corrente de polímero podem prevenir incêndios e melhorar os riscos de incêndio em baterias de armazenamento de energia

Considerando a empresa que está integrando células de bateria, o NREL apontou seu banco de dados de falha de bateria, que contém centenas de vídeos radiológicos e pontos de dados de temperatura de centenas de testes de abuso de bateria de íon de lítio.

Finegan disse: “Os pequenos fabricantes nem sempre têm tempo e recursos para testar baterias da maneira mais rigorosa que temos nos últimos cinco a seis anos.”

Pesquisadores russos também desenvolveram recentemente a ideia de usar polímeros para evitar incêndios em baterias. O professor Oleg Levin, do Departamento de Eletroquímica da Universidade de São Petersburgo, e seus colegas desenvolveram um método para usar polímeros e solicitaram uma patente. A condutividade deste polímero muda com mudanças no calor ou voltagem. A equipe chamou esse método de “fusível químico”.

De acordo com o grupo de baterias de micro-lítio, atualmente, este polímero de cientistas russos é adequado apenas para baterias de fosfato de ferro-lítio (LFP), porque diferentes componentes catódicos funcionam em diferentes níveis de voltagem. Para baterias LFP, é de 3.2V. Os cátodos de níquel-manganês-cobalto (NMC) do concorrente têm tensões operacionais entre 3.7 V e 4.2 V, dependendo do tipo de bateria do NMC.