בטיחות בסוללות ליתיום
מדענים של המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) עובדים כעת בשיתוף פעולה עם מדענים של סוכנות החלל האמריקאית נאס"א ועם מדענים מאירופה זיהו פתרון אפשרי לבעיה מוכרת בסוללות ליתיום – שרשרת תגובות מסוכנת שנקראת "בריחה תרמית".
"מאוד נדיר שמתרחש כשל אסוני בסוללות, אך כשזה קורה זה עלול להיות מסוכן מאוד", אמר דונאל פיניג'ן (Donal Finegan) מדען ואיש צוות ב-NREL שעוסק בשיפור הבטיחות והביצועים של סוללות ליתיום-יון. "לא רק למען הבטיחות והבריאות של האנשים המעורבים, אלא גם למען הכלכליות של החברה".
פיניג'ן השתתף בכתיבת מאמר על פתרון לבעיה עבור כתב העת המדעי "Cell Reports Physical Science", שכותרתו: "מניעת בריחה תרמית מסוללות ליתיום-יון באמצעות קולטי זרם פולימריים".
מרבית המקרים של בריחה תרמית נגרמים בגלל קצר פנימי. בקצר מחולל עלייה בכמות החום שעלול להביא לכשל בסוללות הצמודות ולהצית אש. טמפרטורה שנמדדה בתוך הסוללה הגיעה עד ל-800 מעלות צלזיוס.
"כאשר סוללה כושלת, היא כושלת במהירות גדולה, כלומר, היא יכולה לעבור ממצב של תקינות שלמה למצב של בערה והרס מוחלטים בתוך שתי שניות", אומר פיניג'ן. "זה מאוד מהר ומאוד קשה להבין מה התרחש בשתי השניות הללו, אבל חשוב מאוד להבין בדיוק מה התחולל שם שכן הניהול של שתי השניות הללו הוא מה שחשוב כדי לשפר את הבטיחות של הסוללות".
מוסדות נוספים שחוקרים את נושא הבטיחות של סוללות ליתיום הם: אוניברסיטת קולג' בלונדון, מכון פאראדי באוקספורד, המעבדה הלאומית לפיזיקה בלונדון, הסינכרוטרון האירופאי בפריז.
המדענים ערכו ניסויים על 18650 תאי סוללה, גודל ספציפי של סוללת ליתיום-יון נטענת שמשמשת בתעשיות הרכב החשמלי והתעופה. מהלך הניסוי כלל דחיפת מחט לתא הסוללה וגרימת קצר מכוונת. דימות קרינת X במהירות גבוהה של 2000 פריימים בשנייה מאפשר לחוקרים לבחון ברמת פירוט גבוהה מה קורה בתוך הסוללות.
סוללות ליתיום-יון משתמשות בקולטי זרם כדי להעביר חשמל בין המסוף החיובי למסוף השלילי. על פי רוב הקולטים הללו עשויים מאלומיניום או מנחושת. המדענים החליטו לנסות משהו שונה ובחנו קולט עם מחיצת פלסטיק בין המתכות. הניסוי עם נעיצת המחט הראה שהוספת קולט זרם פולימרי באלקטרודה החיובית הספיקה כדי למנוע בריחה תרמית בכל המקרים. כאשר הטמפרטורה עלתה, הקולט התכווץ ובודד את המחט מהמסוף השלישי וכך נמנע הקצר. החוקרים הסיקו מכך שהוספת קולט זרם פולימרי לסוללת ליתיום יכולה להגביר את בטיחותה.
צילום: ויקיפדיה
