ทีมวิจัยจากห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (NREL) ได้เสนอวิธีการใหม่ในการแก้ปัญหาไฟไหม้ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน กุญแจสู่คำตอบอาจอยู่ในตัวเก็บกระแสที่ไวต่ออุณหภูมิ

นักวิชาการชาวอเมริกันเสนอว่าตัวสะสมกระแสพอลิเมอร์สามารถป้องกันไฟไหม้และปรับปรุงอันตรายจากไฟไหม้แบตเตอรี่ที่เก็บพลังงานได้

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเล็บเจาะเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน? นักวิจัยที่สังเกตกระบวนการนี้อ้างว่าพวกเขาได้พัฒนาวิธีการที่ใช้โพลีเมอร์ซึ่งสามารถรับมือกับอันตรายจากไฟไหม้ที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้

นักวิชาการจากห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NREL), NASA (NASA), University College London, Didcot’s Faraday Institute, National Physical Laboratory ของลอนดอน และ European Synchrotron ของฝรั่งเศส เล็บจะถูกขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ “18650” ทรงกระบอก (18×65 มม.) ขนาด) นิยมใช้ในงานยานยนต์ นักวิจัยกำลังพยายามสร้างความเครียดทางกลที่แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ต้องทนเมื่อเกิดอุบัติเหตุ

ตะปูจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในแบตเตอรี่ ทำให้อุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงขึ้น เพื่อศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมว่าเกิดอะไรขึ้นภายในแบตเตอรี่เมื่อเล็บเจาะแบตเตอรี่ นักวิจัยได้ใช้กล้องเอ็กซ์เรย์ความเร็วสูงเพื่อจับภาพเหตุการณ์ที่ 2000 เฟรมต่อวินาที

Donal Finegan นักวิทยาศาสตร์ของ NREL กล่าวว่า “เมื่อแบตเตอรี่ล้มเหลว แบตเตอรี่จะล้มเหลวเร็วมาก จึงสามารถเปลี่ยนจากสภาพเดิมเป็นเปลวไฟกลืนกินและถูกทำลายไปอย่างสิ้นเชิงในไม่กี่วินาที ความเร็วเร็วมากเร็วมาก เป็นการยากที่จะเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นในสองวินาทีนี้ แต่สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้น เพราะการจัดการสองวินาทีนี้เป็นปัจจัยสำคัญในการปรับปรุงความปลอดภัยของแบตเตอรี่”

หากปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ได้ตรวจสอบ อุณหภูมิของแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นที่เกิดจากการวิ่งหนีจากความร้อนได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเกิน 800 องศาเซลเซียส

เซลล์แบตเตอรี่ประกอบด้วยตัวสะสมกระแสไฟฟ้าที่เป็นอะลูมิเนียมและทองแดง ทีมวิจัยใช้พอลิเมอร์เคลือบอะลูมิเนียมเพื่อทำหน้าที่เดียวกัน และสังเกตว่าตัวสะสมปัจจุบันของพวกมันหดตัวที่อุณหภูมิสูง และหยุดการไหลของกระแสทันที ความร้อนจากไฟฟ้าลัดวงจรทำให้พอลิเมอร์หดตัว และปฏิกิริยาจะสร้างสิ่งกีดขวางทางกายภาพระหว่างตะปูกับอิเล็กโทรดขั้วลบ เพื่อหยุดการลัดวงจร

ในระหว่างการทดลอง แบตเตอรี่ทั้งหมดที่ไม่มีตัวเก็บกระแสโพลีเมอร์จะสลายตัวหากเจาะเล็บ ในทางตรงกันข้าม ไม่มีแบตเตอรีที่บรรจุพอลิเมอร์ตัวใดแสดงพฤติกรรมนี้

Finegan กล่าวว่า: “ความล้มเหลวของภัยพิบัติของแบตเตอรี่นั้นหายากมาก แต่เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น มันสามารถสร้างความเสียหายได้มากมาย ไม่เพียงแต่เพื่อความปลอดภัยและสุขภาพของบุคลากรที่เกี่ยวข้องเท่านั้น แต่สำหรับบริษัทด้วย”

นักวิชาการชาวอเมริกันเสนอว่าตัวสะสมกระแสพอลิเมอร์สามารถป้องกันไฟไหม้และปรับปรุงอันตรายจากไฟไหม้แบตเตอรี่ที่เก็บพลังงานได้

เมื่อพิจารณาถึงบริษัทที่กำลังรวมเซลล์แบตเตอรี่ NREL ชี้ไปที่ฐานข้อมูลความล้มเหลวของแบตเตอรี่ ซึ่งมีจุดข้อมูลวิดีโอรังสีและอุณหภูมิหลายร้อยจุดจากการทดสอบการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในทางที่ผิดหลายร้อยรายการ

Finegan กล่าวว่า: “ผู้ผลิตรายเล็กไม่มีเวลาและทรัพยากรในการทดสอบแบตเตอรี่ด้วยวิธีที่เข้มงวดเช่นนี้เสมอไปในช่วงห้าถึงหกปีที่ผ่านมา”

เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยชาวรัสเซียได้พัฒนาแนวคิดในการใช้โพลีเมอร์เพื่อป้องกันไฟแบตเตอรี่ ศาสตราจารย์ Oleg Levin จากภาควิชาไฟฟ้าเคมีที่มหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กและเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนาวิธีการใช้โพลีเมอร์และขอรับสิทธิบัตร ค่าการนำไฟฟ้าของพอลิเมอร์นี้จะเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของความร้อนหรือแรงดันไฟ ทีมงานเรียกวิธีนี้ว่า “การหลอมเคมี”

ตามข้อมูลของกลุ่มแบตเตอรี่ไมโครลิเธียม ในปัจจุบัน โพลีเมอร์ของนักวิทยาศาสตร์รัสเซียนี้เหมาะสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LFP) เท่านั้น เนื่องจากส่วนประกอบแคโทดต่างกันทำงานที่ระดับแรงดันไฟฟ้าต่างกัน สำหรับแบตเตอรี่ LFP มันคือ 3.2V แคโทดนิกเกิล-แมงกานีส-โคบอลต์ (NMC) ของคู่แข่งมีแรงดันไฟฟ้าขณะทำงานระหว่าง 3.7V ถึง 4.2V ขึ้นอยู่กับประเภทของแบตเตอรี่ NMC