Las baterías a base de litio, como las que funcionan con los vehículos eléctricos, corren el riesgo de sobrecalentarse
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Las baterías mejoradas con un material de polímero que libera productos químicos supresores de fuego a altas temperaturas tienen significativamente menos probabilidades de explotar en llamas. Esta técnica podría aumentar la seguridad de las máquinas para la batería, como automóviles eléctricos y dispositivos médicos.
“Nuestro enfoque mejora la seguridad dentro de las baterías de litio líquido convencional”, dice Ying Zhang en el Instituto de Química, Academia de Ciencias de China. “Es como abrir una válvula de seguridad: estos productos químicos sofocan gases inflamables antes de que puedan explotar, ayudando a prevenir incendios”.
Zhang y sus colegas crearon y probaron el material de polímero de retardante de llama en una batería prototipo de metal de litio. Dichas baterías están actualmente en uso limitado, pero las versiones de próxima generación son candidatos para reemplazar las baterías en automóviles eléctricos y dispositivos electrónicos portátiles. Esto se debe a que el metal de litio puede almacenar 10 veces más energía que las baterías populares de iones de litio usando litio puro, en lugar de grafito, en el electrodo negativo.
Los investigadores expusieron la batería prototipo y una batería de metal de litio estándar a temperaturas gradualmente más calientes, comenzando desde 50 ° C. Cuando las temperaturas externas aumentaron por encima de 100 ° C, ambas baterías experimentaron sobrecalentamiento, pero el material de polímero especial del prototipo comenzó a descomponerse automáticamente, liberando productos químicos que actúan como “extintas microscópicas”, dice Zhang.
Más allá de 120 ° C, la batería estándar sin características de seguridad se sobrecalienta a 1000 ° C en 13 minutos y estalló en llamas. Pero en las mismas condiciones, la temperatura máxima del prototipo de la batería solo alcanzó los 220 ° C, sin ningún fuego o explosión resultante.
Este “enfoque innovador de ciencia de materiales” puede reducir el riesgo de incendios de batería o sobrecalentamiento, no solo en baterías de metal de litio sino también en ciertas baterías de iones de litio y baterías de litio-azufre, dice Jagjit nanda en el Laboratorio de Acelerador Nacional SLAC en California. Podría conducir a baterías más seguras, en particular para vehículos eléctricos o incluso avión eléctricoél dice.
La tecnología de supresión de incendios se integraría bien en la fabricación de baterías existente como una “actualización de seguridad a corto plazo, mientras que la industria persigue soluciones a largo plazo” que implican diseños y químicos alternativos de baterías, dice Zhang. Aún así, inyectar el material de polímero en baterías requeriría una reutilización de los procesos de fabricación, dice ella.
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