Advertentie
Een van de grootste nadelen van lithium-ion batterijen is dat ze kunnen ontvlammen en dat wanneer dit gebeurt ze nagenoeg niet te blussen zijn. Dit kan veel schade opleveren, maar kan natuurlijk ook gevaarlijk zijn. Het is dus zeer belangrijk dit gevaar zoveel mogelijk te beperken.
De belangrijkste reden voor het ontstaan van brand in een lithium-ion accu is de zogenaamde ‘Thermal Runaway’. Dit gebeurt wanneer de anode en kathode van een batterij met elkaar in direct contact komen. Hierdoor ontstaat kortsluiting waardoor de immense hoeveelheid opgeslagen stroom erg snel wordt ontladen. Deze energie wordt voornamelijk omgezet in hitte, aangezien het geen ander werk kan verrichten, wat vervolgens brand veroorzaakt.
Thermal Runaway kan veroorzaakt worden door schade van buitenaf, maar ook productiefouten en verkeerde installatie kunnen oorzaken zijn van dit probleem. Schade van buitenaf kan deels voorkomen worden door de accu simpelweg fysiek te beschermen met een hoes, maar completere of betere bescherming is iets waar onderzoekers al jaren druk onderzoek naar doen. LG Chem beweert nu een materiaal te hebben bedacht waarmee de Thermal Runaway gestopt kan worden voordat deze een brand veroorzaakt.
Deze bescherming moet bestaan uit een zeer dun composiet materiaal die LG Chem een Safety Reinforced Layer noemt, of SRL. Deze is slechts een micrometer dik, waarmee het honderd keer dunner is dan een gemiddelde haar. Deze laag moet tussen de kathode en de stroomafnemer zitten en moet functioneren als een soort hittegevoelige zekering. Wanneer de temperatuur in de batterij hoger wordt dan de verwachte temperatuur dan verandert de moleculaire structuur van de SRL en laat deze veel minder stroom door. Hierdoor verandert het materiaal in essentie van een geleider in een isolator en wordt de kortsluiting gestopt. Volgens LG Chem verandert de elektrische weerstand van het materiaal met 5000 ohm voor elke extra graad celsius. Wanneer de temperatuur afneemt moet de weerstand ook weer afnemen en kan de accu weer gebruikt worden.
In testen met stoten en penetratie van accu’s die uitgerust waren met SRL werd vuur ofwel compleet voorkomen, of stopte de brand snel nadat de eerste vlammen zichtbaar werden. Waarmee een volledige brand dus voorkomen werd. Dit is niet de eerste keer dat een dergelijk materiaal getest is, maar eerdere oplossingen waren minder succesvol. Zo namen eerdere materialen veel meer ruimte in beslag, waardoor de resulterende accu’s veel minder energiedichtheid hadden. Daarnaast was de reactie op hitte veel minder snel en konden daardoor minder branden voorkomen worden.
De technologie zou mogelijk al snel naar de markt kunnen komen. LG Chem geeft aan dat het al de eerste veiligheidstesten met kleinere accu’s voor bijvoorbeeld smartphones heeft doorstaan en verwacht dat dit volgend jaar ook lukt met grote accu’s voor elektrische auto’s. Volgens het bedrijf is het materiaal ook relatief eenvoudig in massaproductie te verwerken, waardoor veiligere accu’s theoretisch al snel beschikbaar kunnen komen.
