Nowy materiał zapobiega pożarom akumulatorów pojazdów elektrycznych, zapobiegając niekontrolowanemu wzrostowi temperatury, jak w przypadku Tesli zalanych podczas huraganu Helene

Podczas gdy statystyki Tesli obalają popularny mit, że pożary akumulatorów pojazdów elektrycznych są częstym zjawiskiem, nie można zaprzeczyć, że gdy już do nich dojdzie, pakiet jest bardzo trudny do ugaszenia.

Do ugaszenia pożaru spowodowanego przez akumulator pojazdu elektrycznego potrzeba wielokrotnie więcej galonów wody, ponieważ pakiety przechodzą w tryb samozapłonu z powodu zjawiska znanego jako ucieczka termiczna, z którym nie radzi sobie żadna zwykła gaśnica.

Na przykład, zanim huragan Helene uderzył w wybrzeże Florydy, gubernator DeSantis ostrzegł mieszkańców posiadających samochody elektryczne, by zabierali je na wyższe tereny. W następstwie huraganu, straż pożarna w Dunedin napisała na Twitterze:"Jeśli Państwa pojazd elektryczny miał kontakt z wodą powodziową, proszę go nie ładować ani nie uruchamiać", radząc, by zalane pojazdy elektryczne zostały najpierw sprawdzone przez strażaków.

Jakby na potwierdzenie tej tezy, akumulator jednego z takich zalanych modeli X zapalił się po kontakcie z żrącą słoną wodą, gdy stał w garażu, i spalił całą konstrukcję. Poprzednie huragany również doprowadziły do nieproporcjonalnej liczby płonących pojazdów elektrycznych, a jedna Tesla nawet uległa samozapłonowi miesięcy po tym, jak została zalana i przywieziona na złomowisko. Trzeba było zanurzyć wspomniany Model S w kałuży wody, aby ugasić płomienie, a wszystko to z powodu ucieczki termicznej, która może rozprzestrzenić zwarcie elektrod w izolowanych ogniwach na cały pakiet.

Ucieczka termiczna jest dokładnie tym, co nowy materiał firmy LG Chem eliminuje w zarodku. Naukowcy z LG stworzyli kompozyt, który może bardzo szybko reagować na wahania temperatury, drastycznie zmieniając swoją rezystancję elektryczną. Materiał można zwinąć w warstwę zapobiegającą niekontrolowanemu wzrostowi temperatury o grubości zaledwie 1 μm. Znajduje się ona pomiędzy katodą a folią aluminiową, która służy jako kolektor prądu dla elektronów poruszających się w baterii litowej.

Wzmocniona warstwa bezpieczeństwa wykonana jest z politiofenu, który został zaprojektowany tak, aby zmieniać swoją strukturę molekularną w temperaturach powyżej typowego zakresu pracy baterii 90°C - 130°C.

Rosnąca temperatura powoduje gwałtowny wzrost rezystancji elektrycznej do 5000 omów na każdy 1°C zmiany. Maksymalna wartość, jaką może osiągnąć materiał wrażliwy na temperaturę, to 1000-krotność rezystancji w normalnych temperaturach pracy akumulatora, skutecznie odcinając prąd elektryczny podczas zapłonu. Warstwa ta działa zatem jak skuteczny bezpiecznik dla każdego pojedynczego ogniwa, który zatrzymuje przepływ energii elektrycznej i zapobiega niekontrolowanemu wzrostowi temperatury, a tym samym rozprzestrzenianiu się pożaru baterii EV.

Podczas gdy poprzednie metody polegały na umieszczaniu materiałów reagujących na temperaturę wewnątrz ogniwa akumulatora, często napotykały one problemy związane z powolnym czasem reakcji lub zmniejszoną gęstością energii. Firma LG Chem z powodzeniem opracowała jednak materiał, który rozwiązuje takie problemy, poparty specjalistyczną wiedzą i opatentowanym projektem materiału, umożliwiając szybkie zastosowanie w procesach masowej produkcji.

Naukowcy z LG Chem przetestowali nowy materiał zabezpieczający baterie, przebijając i upuszczając ciężarki na baterie z nim lub bez niego. Żadne z ogniw wykonanych ze zmodyfikowaną warstwą politiofenu nie przeszło w stan pełnej ucieczki termicznej, podczas gdy wszystkie zwykłe baterie w teście upuszczania i 84% tych w próbie przebicia całkowicie się wypaliły.

Wisienką na torcie zapobiegania pożarom baterii litowych jest to, że nowy materiał można szybko skalować do masowej produkcji roll-to-roll. Firma LG zakończyła już etap weryfikacji bezpieczeństwa baterii telefonicznych wykonanych z warstwą ochronną i planuje w przyszłym roku certyfikować ją do użytku w większych akumulatorach pojazdów elektrycznych.

"Jest to namacalne osiągnięcie badawcze, które można zastosować do masowej produkcji w krótkim czasie" - informuje CTO firmy LG Chem, ciesząc się, że wynaleziony materiał"poprawi technologię bezpieczeństwa, aby klienci mogli bez obaw korzystać z pojazdów elektrycznych"