Δεν είναι λίγες οι φορές που ακούσαμε ή είδαμε videos με αναφλέξεις μπαταριών ιόντων λιθίου σε smartphones, tablets ή ακόμα και ηλεκτρικά οχήματα. Πρόσφατα, μάλιστα, έγινε viral η είδηση για ένα Tesla που αναφλέχθηκε στο πάρκινγκ ενός σπιτιού στη Florida, με αποτέλεσμα να καταστραφεί τόσο το αυτοκίνητο, όσο και το σπίτι. Για να το αποφύγει αυτό, η LG εκτιμά ότι βρήκε τη λύση χάρη σε ένα εξαιρετικά λεπτό υλικό που μειώνει τον κίνδυνο πυρκαγιάς της μπαταρίας κατά 50%.
Οι μπαταρίες κανονικά δεν θα έπρεπε να αρπάζουν φωτιά, αλλά λόγω ορισμένων παραγόντων μπορεί να συμβεί αυτό που είναι γνωστό ως «θερμική διαρροή». Λόγω κατασκευαστικών αστοχιών, υποβάθμισης των εσωτερικών εξαρτημάτων, έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες ή αλλαγών στην πίεση, η άνοδος και η κάθοδος στο εσωτερικό της μπαταρίας έρχονται σε άμεση επαφή, προκαλώντας βραχυκύκλωμα. Αυτό δημιουργεί θερμότητα και, μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, η θερμοκρασία μπορεί να φτάσει σχεδόν τους 1.000 °C.
Επιστρέφοντας στην LG, αυτό που έχουν επινοήσει στα ερευνητικά εργαστήρια της είναι ένα εξάρτημα που έχουν βαφτίσει ως Safety Reinforced Layer ή SRL. Πρόκειται για ένα υλικό που, σύμφωνα με την εταιρεία, αναμένεται να είναι σε θέση να «καταστείλει τις θερμικές διαρροές για την πρόληψη της πυρκαγιάς, μπλοκάροντας γρήγορα την πορεία αντίδρασης στα πρώτα στάδια της υπερθέρμανσης». Και το επιτυγχάνουν αυτό με αυτό το SRL, το οποίο, ουσιαστικά, είναι ένα στρώμα από υλικό ενός μικρομέτρου, το ένα εκατοστό του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας, που τοποθετείται μεταξύ της καθόδου και ενός φύλλου αλουμινίου που οδηγεί τον ηλεκτρισμό στο εσωτερικό της μπαταρίας.
Το SRL επιτρέπει, όταν οι συνθήκες είναι φυσιολογικές, την ελεύθερη ροή της ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν η θερμοκρασία της μπαταρίας υπερβαίνει το ασφαλές εύρος, τότε ενεργοποιείται το SRL. Η LG εξηγεί πως «όταν η μπαταρία υπερβαίνει το εύρος των 90º και 130º, το υλικό αντιδρά στη θερμότητα, τροποποιώντας τη μοριακή του δομή και καταστέλλοντας αποτελεσματικά τη ροή του ρεύματος».
Το κλειδί βρίσκεται στην ταχύτητα, οπότε το SRL είναι πολύ ευαίσθητο στη θερμοκρασία, αφού «η ηλεκτρική του αντίσταση αυξάνεται κατά 5 Ω για κάθε βαθμό αύξησης της θερμοκρασίας. Επιπλέον, η μέγιστη αντίσταση του υλικού είναι 1.000 φορές υψηλότερη από εκείνη που επιτυγχάνεται στην μπαταρία σε κανονικές θερμοκρασίες». Επίσης, το φαινόμενο είναι αναστρέψιμο: όταν η θερμοκρασία πέσει, η αντίσταση επανέρχεται στο φυσιολογικό και η μπαταρία θα συνεχίσει να λειτουργεί κανονικά.
Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που μπορούν να προκαλέσουν θερμικές διαρροές και οι κρούσεις παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο σε αυτό. Στις δοκιμές διείσδυσης καρφιών σε μπαταρίες κοβαλτίου και οξειδίου του λιθίου, εκείνες που ήταν εξοπλισμένες με SRL δεν πήραν φωτιά. Στις μπαταρίες χωρίς το προστατευτικό, το 84% από αυτές έπιασαν φωτιά.
Πραγματοποιήθηκαν επίσης δοκιμές πρόσκρουσης, κάτι κρίσιμο στην περίπτωση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Ένα βάρος περίπου 10 κιλών έπεσε πάνω στη μπαταρία νικελίου-κοβαλτίου-μαγγανίου και όλες οι τυπικές μπαταρίες έπιασαν φωτιά. Στις μπαταρίες με το SRL, το 70% παρέμεινε απτόητο και, στο 30% αυτών που έπιασαν φωτιά, οι φλόγες έσβησαν γρήγορα.
Αν και η LG βρίσκεται ακόμα σε στάδιο έρευνας και ανάπτυξης για το SRL, ισχυρίζεται πως η μαζική παραγωγή του μπορεί να ξεκινήσει πολύ σύντομα και να το δούμε ως θεμελιώδες ενισχυτικό ασφαλείας για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.
[via]
