Një ekip kërkimor nga Laboratori Kombëtar i Energjisë së Rinovueshme (NREL) propozoi një metodë të re për të zgjidhur problemin e zjarrit të baterive litium-jon. Çelësi i përgjigjes mund të qëndrojë në kolektorin e rrymës së ndjeshme ndaj temperaturës.

Studiuesit amerikanë propozuan që kolektorët e rrymës polimer mund të parandalojnë zjarret dhe të përmirësojnë rreziqet e zjarrit të baterive të ruajtjes së energjisë

Çfarë ndodh kur një gozhdë shpon një bateri litium-jon? Studiuesit që vëzhguan këtë proces pohojnë se ata kanë zhvilluar një metodë të bazuar në polimer që mund të kundërshtojë rreziqet e natyrshme të zjarrit që lidhen me bateritë litium-jon.

Studiuesit nga Laboratori Kombëtar i Energjisë së Rinovueshme të SHBA (NREL), NASA (NASA), Kolegji Universitar i Londrës, Instituti Faraday i Didcot, Laboratori Kombëtar Fizik i Londrës dhe Synchrotron Evropian i Francës, do të gozhdojnë gozhdën në një “bateri 18650” cilindrike (18×65 mm në madhësia) që përdoret zakonisht në aplikimet e automobilave. Studiuesit po përpiqen të riprodhojnë stresin mekanik që bateritë e automjeteve elektrike (EV) duhet të durojnë në një aksident.

Gozhda do të shkaktojë një qark të shkurtër brenda baterisë, duke shkaktuar rritjen e temperaturës së saj. Për të studiuar më në detaje se çfarë ndodhi brenda baterisë kur gozhda depërtoi në bateri, studiuesit përdorën një kamerë me rreze X me shpejtësi të lartë për të kapur ngjarjen me 2000 korniza për sekondë.

Donal Finegan, një shkencëtar i stafit në NREL, tha: “Kur bateria dështon, ajo dështon shumë shpejt, kështu që mund të kalojë nga plotësisht e paprekur në gëlltitje nga flakët dhe të shkatërrohet plotësisht brenda pak sekondash. Shpejtësia është shumë e shpejtë, shumë e shpejtë. Është e vështirë të kuptosh se çfarë ndodhi në këto dy sekonda. Por është gjithashtu shumë e rëndësishme të kuptohet se çfarë ndodhi, sepse menaxhimi i këtyre dy sekondave është një faktor i rëndësishëm në përmirësimin e sigurisë së baterisë.”

Nëse lihet e pakontrolluar, rritja e temperaturës së baterisë e shkaktuar nga ikja termike është vërtetuar se tejkalon 800 gradë Celsius.

Qelizat e baterisë përmbajnë kolektorë aktualë të aluminit dhe bakrit. Ekipi hulumtues përdori polimerë të veshur me alumin për të luajtur të njëjtin rol dhe vuri re se kolektorët e tyre aktual tkurren në temperatura të larta, duke ndaluar menjëherë rrjedhën e rrymës. Nxehtësia e qarkut të shkurtër bën që polimeri të tkurret dhe reaksioni formon një pengesë fizike midis gozhdës dhe elektrodës negative, duke ndaluar qarkun e shkurtër.

Gjatë eksperimentit, të gjitha bateritë pa një kolektor të rrymës polimer do të deflamohen nëse gozhda shpohet. Në të kundërt, asnjë nga bateritë e ngarkuara me polimer nuk e shfaqi këtë sjellje.

Finegan tha: “Dështimi katastrofik i baterisë është shumë i rrallë, por kur kjo ndodh, mund të shkaktojë shumë dëme. Nuk është vetëm për sigurinë dhe shëndetin e personelit përkatës, por edhe për një kompani.”

Studiuesit amerikanë propozuan që kolektorët e rrymës polimer mund të parandalojnë zjarret dhe të përmirësojnë rreziqet e zjarrit të baterive të ruajtjes së energjisë

Duke marrë parasysh kompaninë që po integron qelizat e baterisë, NREL vuri në dukje bazën e të dhënave të saj të dështimit të baterisë, e cila përmban qindra video radiologjike dhe pika të të dhënave të temperaturës nga qindra teste të abuzimit të baterive litium-jon.

Finegan tha: “Prodhuesit e vegjël nuk kanë gjithmonë kohë dhe burime për të testuar bateritë në një mënyrë kaq rigoroze që kemi bërë në pesë deri në gjashtë vitet e fundit.”

Studiuesit rusë gjithashtu kanë zhvilluar kohët e fundit idenë e përdorimit të polimereve për të parandaluar zjarret e baterive. Profesori Oleg Levin i Departamentit të Elektrokimisë në Universitetin e Shën Petersburgut dhe kolegët e tij zhvilluan një metodë për përdorimin e polimereve dhe aplikuan për një patentë. Përçueshmëria e këtij polimeri ndryshon me ndryshimet në nxehtësi ose tension. Ekipi e quajti këtë metodë “fuze kimike”.

Sipas grupit të baterive mikro-litium, aktualisht, ky polimer i shkencëtarëve rusë është i përshtatshëm vetëm për bateritë e litiumit fosfat hekuri (LFP), sepse përbërës të ndryshëm katodë punojnë në nivele të ndryshme tensioni. Për bateritë LFP, është 3.2V. Katoda konkurruese nikel-mangan-kobalt (NMC) kanë tensione funksionimi midis 3.7 V dhe 4.2 V, në varësi të llojit të baterisë NMC.