O echipă de cercetare de la Laboratorul Național de Energie Regenerabilă (NREL) a propus o nouă metodă pentru a rezolva problema incendiului a bateriilor litiu-ion. Cheia răspunsului poate sta în colectorul de curent sensibil la temperatură.

Cercetătorii americani au propus că colectoarele de curent polimeric pot preveni incendiile și pot îmbunătăți riscurile de incendiu ale bateriilor de stocare a energiei

Ce se întâmplă când un cui străpunge o celulă a bateriei cu litiu-ion? Cercetătorii care au observat acest proces susțin că au dezvoltat o metodă pe bază de polimeri care poate contracara riscurile inerente de incendiu asociate bateriilor litiu-ion.

Cercetătorii de la Laboratorul Național de Energie Regenerabilă din SUA (NREL), NASA (NASA), University College London, Institutul Faraday al lui Didcot, Laboratorul Național de Fizică din Londra și Sincrotronul European din Franța, vor. dimensiune) utilizat în mod obișnuit în aplicațiile auto. Cercetătorii încearcă să reproducă stresul mecanic pe care trebuie să îl suporte bateriile vehiculelor electrice (EV) în caz de accident.

Cuia va declanșa un scurtcircuit în interiorul bateriei, provocând creșterea temperaturii acesteia. Pentru a studia mai detaliat ce s-a întâmplat în interiorul bateriei când cuiul a pătruns în baterie, cercetătorii au folosit o cameră cu raze X de mare viteză pentru a surprinde evenimentul la 2000 de cadre pe secundă.

Donal Finegan, om de știință la NREL, a declarat: „Când bateria se defectează, se defectează foarte repede, astfel încât poate trece de la complet intactă la a fi înghițită de flăcări și complet distrusă în câteva secunde. Viteza este foarte rapidă, foarte rapidă. Este greu de înțeles ce s-a întâmplat în aceste două secunde. Dar este, de asemenea, foarte important să înțelegem ce s-a întâmplat, deoarece gestionarea acestor două secunde este un factor important în îmbunătățirea siguranței bateriei.”

Dacă este lăsată necontrolată, s-a dovedit că creșterea temperaturii bateriei cauzată de fuga termică depășește 800 de grade Celsius.

Celulele bateriei conțin colectoare de curent din aluminiu și cupru. Echipa de cercetare a folosit polimeri acoperiți cu aluminiu pentru a juca același rol și a observat că colectoarele lor de curent se micșorează la temperaturi ridicate, oprind imediat fluxul de curent. Căldura de scurtcircuit face ca polimerul să se micșoreze, iar reacția formează o barieră fizică între cui și electrodul negativ, oprind scurtcircuitul.

În timpul experimentului, toate bateriile fără un colector de curent polimeric vor deflagra dacă cuiul este străpuns. În schimb, niciuna dintre bateriile încărcate cu polimer nu a prezentat acest comportament.

Finegan a spus: „Defecțiunea catastrofală a bateriei este foarte rară, dar atunci când se întâmplă acest lucru, poate provoca multe daune. Nu este doar pentru siguranța și sănătatea personalului relevant, ci și pentru o companie.”

Cercetătorii americani au propus că colectoarele de curent polimeric pot preveni incendiile și pot îmbunătăți riscurile de incendiu ale bateriilor de stocare a energiei

Având în vedere compania care integrează celulele bateriei, NREL a indicat baza de date a defecțiunilor bateriei, care conține sute de puncte video radiologice și date de temperatură de la sute de teste de abuz de baterie litiu-ion.

Finegan a spus: „Micii producători nu au întotdeauna timpul și resursele pentru a testa bateriile într-un mod atât de riguros pe care l-am avut în ultimii cinci până la șase ani”.

Cercetătorii ruși au dezvoltat recent și ideea de a folosi polimeri pentru a preveni incendiile bateriilor. Profesorul Oleg Levin de la Departamentul de Electrochimie de la Universitatea din Sankt Petersburg și colegii săi au dezvoltat o metodă de utilizare a polimerilor și au solicitat un brevet. Conductivitatea acestui polimer se modifică odată cu schimbările de căldură sau tensiune. Echipa a numit această metodă „fuze chimice”.

Conform grupului de baterii micro-litiu, în prezent, acest polimer al oamenilor de știință ruși este potrivit doar pentru bateriile cu fosfat de fier litiu (LFP), deoarece diferite componente catodice funcționează la niveluri de tensiune diferite. Pentru bateriile LFP, este de 3.2 V. Catozii concurenți de nichel-mangan-cobalt (NMC) au tensiuni de funcționare între 3.7V și 4.2V, în funcție de tipul bateriei NMC.