موادی حساس به دما توسط شرکت LG معرفی شده است که با گرم شدن باتری، به عنوان یک فیوز عمل کرده و از باتری در برابر ایجاد آتش‌سوزی حفاظت می‌کند.
ضخامت مورد نیاز از این ماده برای حفاظت باتری معادل 1/100 قطر تار موی انسان است. این ماده در موسسه‌ی POSTECH طراحی شده است و نتایج تحقیق در مجله‌ی Nature Communications، منتشر شده است. در ماده‌ی کامپوزیتی حساس به دمای توسعه‌یافته توسط ال‌جی، مقاومت الکتریکی بر اساس دما تغییر می‌کند و به‌عنوان “فیوز” عمل می‌کند تا جریان الکتریسیته را در مراحل اولیه گرم‌شدن مسدود کند.
تیم تحقیقاتی این ماده را به شکل لایه‌ای نازک، فقط 1 میکرومتر ضخامت، تولید کردند و آن را بین لایه کاتد و جمع‌کننده جریان (یک ورق آلومینیومی که به‌عنوان مسیر الکترون عمل می‌کند) در باتری قرار دادند. در زمانی که دمای باتری از محدوده عادی (بین 90 و 130درجه سانتی‌گراد) فراتر می‌رود، لایه ی محافظ به حرارت واکنش نشان می‌دهد، ساختار مولکولی خود را تغییر می‌دهد و با پر کردن فضای بین مواد کاتدی و فویل آلومینیوم جریان الکتریکی را به‌طور مؤثری مهار می‌کند.
لایه ی محافظ نسبت به دما بسیار حساس است و مقاومت الکتریکی آن به ازای افزایش هر یک درجه دما، به میزان 5,000 اهم افزایش می‌یابد. حداکثر مقاومت این ماده بیش از 1,000 برابر بیشتر از مقاومت آن در دماهای عادی است و همچنین دارای ویژگی بازگشت‌پذیری است، به‌طوری که وقتی دما کاهش یابد و به حالت اولیه بازگردد، جریان دوباره به‌طور عادی جریان پیدا می‌کند.
فرار حرارتی که یکی از علل اصلی آتش‌سوزی باتری‌های خودروهای الکتریکی است، زمانی اتفاق می‌افتد که کاتد و آند داخل باتری به‌طور ناخواسته با هم تماس مستقیم پیدا کنند و یک اتصال کوتاه ایجاد شود. در مدت زمان کوتاهی، دما می‌تواند به حدود 1,000درجه برسد که منجر به آتش‌سوزی می‌شود.
در آزمایش تخریب باتری (Nail Penetration) باتری‌های LCO (لیتیم کبالت اکسید) ، تنها 16% از نمونه‌های معمول آتش نگرفتند. اما هیچ‌یک از باتری‌های مجهز به ماده‌ی عایق دچار حادثه آتش‌سوزی نشدند. در آزمایش ضربه بر روی باتری‌های NCM (نیکل کبالت منگنز) برای خودروهای الکتریکی، جایی که یک وزنه 10 کیلوگرمی روی باتری‌ها رها می‌شود، همه باتری‌های استاندارد آتش گرفتند. در مقابل، 70% از باتری‌های مجهز به ماده‌ی عایق هیچگونه گریز حرارتی را نشان نمی‌دهند.
در حالی که روش‌های قبلی مقابله با آتش سوزی باتری، شامل قرار دادن مواد حساس به دما در داخل سلول باتری بودند، اغلب با مشکلاتی مانند واکنش‌های کند یا کاهش چگالی انرژی روبرو هستند. با این حال، ال‌جی موفق به توسعه ماده‌ای شده است که این مشکلات را حل می‌کند و به سرعت در فرآیندهای تولید انبوه قابل استفاده است.
برای ارجاع به منبع کلیک نمایید.
بیشتر بخوانید:
