Ang isang pangkat ng pananaliksik mula sa National Renewable Energy Laboratory (NREL) ay nagmungkahi ng isang bagong paraan upang malutas ang problema sa sunog ng mga baterya ng lithium-ion. Ang susi sa sagot ay maaaring nasa kolektor ng kasalukuyang sensitibo sa temperatura.

Iminungkahi ng mga iskolar ng Amerikano na ang mga kasalukuyang kolektor ng polimer ay maaaring maiwasan ang mga sunog at mapabuti ang mga panganib sa sunog ng baterya sa imbakan ng enerhiya

Ano ang mangyayari kapag natusok ng pako ang isang cell ng baterya ng lithium-ion? Ang mga mananaliksik na nag-obserba sa prosesong ito ay nag-aangkin na sila ay nakabuo ng isang polymer-based na pamamaraan na maaaring kontrahin ang mga likas na panganib sa sunog na nauugnay sa mga baterya ng lithium-ion.

Ang mga iskolar mula sa US National Renewable Energy Laboratory (NREL), NASA (NASA), University College London, Didcot’s Faraday Institute, London’s National Physical Laboratory, at France’s European Synchrotron, ay Ang kuko ay hinihimok sa isang cylindrical na “18650 na baterya” (18x65mm in laki) na karaniwang ginagamit sa mga aplikasyon ng sasakyan. Sinisikap ng mga mananaliksik na muling gawin ang mekanikal na stress na dapat tiisin ng mga electric vehicle (EV) na baterya sa isang pag-crash.

Ang kuko ay magti-trigger ng isang maikling circuit sa loob ng baterya, na nagiging sanhi ng pagtaas ng temperatura nito. Upang pag-aralan nang mas detalyado kung ano ang nangyari sa loob ng baterya nang tumagos ang kuko sa baterya, gumamit ang mga mananaliksik ng high-speed X-ray camera upang makuha ang kaganapan sa 2000 frame bawat segundo.

Si Donal Finegan, isang staff scientist sa NREL, ay nagsabi: “Kapag ang baterya ay nabigo, ito ay mabilis na nabigo, kaya maaari itong pumunta mula sa ganap na buo hanggang sa lamunin ng apoy at ganap na nawasak sa loob ng ilang segundo. Ang bilis ay napakabilis, napakabilis. Mahirap intindihin ang nangyari sa dalawang segundong ito. Ngunit napakahalaga din na maunawaan kung ano ang nangyari, dahil ang pamamahala sa dalawang segundong ito ay isang mahalagang kadahilanan sa pagpapabuti ng kaligtasan ng baterya.

Kung pababayaan, ang pagtaas ng temperatura ng baterya na dulot ng thermal runaway ay napatunayang lumampas sa 800 degrees Celsius.

Ang mga cell ng baterya ay naglalaman ng mga kasalukuyang kolektor ng aluminyo at tanso. Gumamit ang pangkat ng pananaliksik ng mga polymer na pinahiran ng aluminyo upang gampanan ang parehong papel at napagmasdan na ang kanilang mga kasalukuyang kolektor ay lumiliit sa mataas na temperatura, na agad na humihinto sa daloy ng kasalukuyang. Ang short-circuit na init ay nagiging sanhi ng pag-urong ng polimer, at ang reaksyon ay bumubuo ng pisikal na hadlang sa pagitan ng kuko at ng negatibong elektrod, na humihinto sa short-circuit.

Sa panahon ng eksperimento, ang lahat ng mga baterya na walang polymer current collector ay magde-deflagrate kung ang kuko ay nabutas. Sa kaibahan, wala sa mga baterya na puno ng polimer ang nagpakita ng pag-uugali na ito.

Sinabi ni Finegan: “Ang malaking pagkabigo ng baterya ay napakabihirang, ngunit kapag nangyari ito, maaari itong magdulot ng maraming pinsala. Ito ay hindi lamang para sa kaligtasan at kalusugan ng mga kaukulang tauhan, kundi para din sa isang kumpanya.”

Iminungkahi ng mga iskolar ng Amerikano na ang mga kasalukuyang kolektor ng polimer ay maaaring maiwasan ang mga sunog at mapabuti ang mga panganib sa sunog ng baterya sa imbakan ng enerhiya

Isinasaalang-alang ang kumpanya na nagsasama ng mga cell ng baterya, itinuro ng NREL ang database ng pagkabigo ng baterya nito, na naglalaman ng daan-daang radiological video at mga punto ng data ng temperatura mula sa daan-daang pagsubok sa pag-abuso sa baterya ng lithium-ion.

Sinabi ni Finegan: “Ang mga maliliit na tagagawa ay hindi palaging may oras at mapagkukunan upang subukan ang mga baterya sa isang mahigpit na paraan na mayroon kami sa nakalipas na lima hanggang anim na taon.”

Ang mga mananaliksik ng Russia ay kamakailan-lamang na binuo ang ideya ng paggamit ng mga polymer upang maiwasan ang mga sunog sa baterya. Si Propesor Oleg Levin ng Departamento ng Electrochemistry sa St. Petersburg University at ang kanyang mga kasamahan ay bumuo ng isang paraan para sa paggamit ng polymers at nag-apply para sa isang patent. Ang kondaktibiti ng polimer na ito ay nagbabago sa mga pagbabago sa init o boltahe. Tinawag ng koponan ang pamamaraang ito na “chemical fuze”.

Ayon sa grupo ng micro-lithium na baterya, sa kasalukuyan, ang polimer na ito ng mga siyentipikong Ruso ay angkop lamang para sa mga baterya ng lithium iron phosphate (LFP), dahil gumagana ang iba’t ibang bahagi ng cathode sa iba’t ibang antas ng boltahe. Para sa mga baterya ng LFP, ito ay 3.2V. Ang kakumpitensyang nickel-manganese-cobalt (NMC) cathode ay may mga operating voltage sa pagitan ng 3.7V at 4.2V, depende sa uri ng NMC na baterya.