ابداع باتری لیتیومی جدید با توانایی خاموش کردن آتش

دانشمندان طرح جدیدی را توسعه داده اند که شامل یک باتری لیتیومی جدید خود خاموش شونده است که همان طور که از نامش پیداست، میتواند هنگامی که دچار آتش گرفتگی شد، خود را خاموش کند

دانشمندان طرح جدیدی برای باتری قابل شارژ خود خاموش شونده ارائه کرده اند که می تواند از آتش سوزی و انفجار ناشی از گرمای بیش از حد جلوگیری کند.

این مطالعه که در مجله Nature Sustainability منتشر شده است، توضیح می دهد که چگونه پژوهشگران الکترولیت بسیار قابل احتراق (ماده ای که اجازه می دهد بار الکتریکی بین پایانه های باتری جریان پیدا کند) با مواد موجود در یک کپسول آتش نشانی تجاری جایگزین کردند.

الکترولیت معمولی از یک نمک لیتیوم و یک حلال آلی ساخته شده است که هم قابل اشتعال و هم مستعد فرار حرارتی است که یک واکنش زنجیره ای تولید گرما و تجزیه شیمیایی است که می تواند منجر به آتش سوزی یا انفجار شود.

اکنون پژوهشگران خنک کننده های تجاری مقرون به صرفه را که برای سرکوب شعله ها استفاده می شود، تغییر داده اند تا بعنوان الکترولیت باتری عمل کنند. الکترولیت آن ها غیرقابل اشتعال، مقاوم در برابر حرارت و سازگار با هر نوع شیمی باتری است.

آزمون های ایمنی

پژوهشگران باتری های خود را در آزمایشگاه و در شرایط مختلف آزمایش کردند و الکترولیت آن ها در محدوده دمایی وسیعی از منفی ۷۵ تا مثبت ۸۰ درجه سانتیگراد به خوبی کار کرد.

آنها همچنین دریافتند که باتری های آنها گرما را از باتری منتقل می کند و بطور مؤثر از آتش گرفتگی های داخلی جلوگیری می کند.

آنها باتری های خود را تحت آزمایش نفوذ میخ قرار دادند که روشی رایج برای ارزیابی ایمنی باتری های لیتیوم یونی است. فرو کردن یک میخ فولادی ضد زنگ در باتری شارژ شده، یک اتصال کوتاه داخلی را ایجاد می کند که می تواند باعث آتش سوزی یا انفجار شود. در نهایت مشاهده شد که وقتی یک میخ در این باتری های جدید شارژ شده فرو میرود، بدون اینکه آتش بگیرد در برابر ضربه مقاومت می کند.

پژوهشگران می گویند که طراحی آن ها این پتانسیل را دارد که باتری های لیتیوم یونی را ایمن تر کند و میتواند برای بهبودهای طولانی مدت که خطرات ذاتی گرمای بیش از حد و فرار حرارتی را کاهش می دهد، زمان بخرد.

باتری های لیتیوم یونی بطور گسترده در دستگاه ها و وسایل نقلیه الکترونیکی و الکتریکی استفاده می شوند، اما دارای چندین مشکل ایمنی هستند. به طورمثال، دمای آن ها با شارژ و تخلیه به دلیل مقاومت داخلی تغییر می کند.

ایمنی و دوام این نوع از باتری ها میتواند به شکل جدّي به دلیل دمای بالای فضای باز یا دمای متغیر در فضای بسته به خطر بیفتد.

یکی از مسائل ایمنی باتری های لیتیوم یونی این است که شارژ سریع آن ها میتواند منجر به تشکیل دندریت (سوزن های لیتیومی تیز) روی آنُد باتری شود. این سوزن ها میتوانند از جداکننده خارج شوند و به الکترود مقابل برسند و باعث اتصال کوتاه باتری و داغ شدن بیش از حد داخلی شوند.

پژوهشگران می گویند که می خواهند یک الکترولیت غیرقابل اشتعال بسازند که به راحتی گرما را از بسته باتری به بیرون منتقل کند ، در محدوده دمایی وسیعی کار کند، بسیار بادوام باشد و با هر نوع شیمی باتری سازگار باشد.

با این حال آن ها با چالش هایی نیز مواجه هستند. به عنوان مثال ، اکثر حلال های آلی غیر قابل اشتعال شناخته شده حاوی فلوئور و فسفر هستند که گران قیمت هستند و میتوانند به محیط زیست آسیب برسانند.

پژوهشگران می گویند، همچنان به بررسی جایگزین های پایدارتر و مقرون به صرفه تر برای الکترولیت خود ادامه خواهند داد.