Les extincteurs intégrés peuvent empêcher les explosions de batterie

Les batteries améliorées avec un matériau polymère qui libère des produits chimiques de suppression de feu à des températures élevées sont beaucoup moins susceptibles d’exploser en flammes. Cette technique pourrait stimuler la sécurité des machines à batterie, comme les voitures électriques et les dispositifs médicaux.

«Notre approche améliore la sécurité dans les batteries de lithium liquide grand public», dit Ying Zhang à l’Institut de chimie, Academy des sciences chinoises. «C’est comme s’ouvrir une vanne de sécurité – ces produits chimiques étouffent des gaz inflammables avant de pouvoir exploser, aidant à prévenir les incendies.»

Zhang et ses collègues ont créé et testé le matériau polymère ignifuge dans une batterie de lithium métallique prototype. Ces batteries sont actuellement en usage limité, mais les versions de nouvelle génération sont des candidats pour remplacer les batteries dans les voitures électriques et les appareils électroniques portables. En effet, le lithium métal peut stocker 10 fois plus d’énergie que les batteries de lithium-ion populaires en utilisant du lithium pur, plutôt que du graphite, dans l’électrode négative.

Les chercheurs ont exposé la batterie prototype et une batterie de métal lithium standard à des températures progressivement plus chaudes, à partir de 50 ° C. Lorsque les températures externes ont dépassé 100 ° C, les deux batteries ont connu une surchauffe – mais le matériau polymère spécial du prototype a commencé à se décomposer automatiquement, libérant des produits chimiques qui agissent comme des «extincteurs microscopiques», explique Zhang.

Au-delà de 120 ° C, la batterie standard sans sécurité est surchauffée à 1000 ° C en 13 minutes et a éclaté en flammes. Mais dans les mêmes conditions, la température de pointe de la batterie prototype n’a atteint que 220 ° C, sans incendie ni explosion qui en résulte.

Cette «approche innovante de la science des matériaux» peut réduire le risque de incendies de batterie ou surchauffer, non seulement dans les batteries au lithium métal, mais aussi dans certaines batteries lithium-ion et batteries au lithium-sulfure, dit Jagjit Nanda au SLAC National Accelerator Laboratory en Californie. Cela pourrait entraîner des batteries plus sûres, en particulier pour les véhicules électriques ou même avion électriquedit-il.

La technologie de suppression des incendies s’intègre bien à la fabrication de batterie existante en tant que «mise à niveau de sécurité à court terme, tandis que l’industrie poursuit des solutions à long terme» impliquant des conceptions et des chimies de batterie alternatives, explique Zhang. Pourtant, l’injection du matériau en polymère dans des batteries nécessiterait une certaine réédité des processus de fabrication, dit-elle.