Brannforsøk
Brannforsøk (Bilde: Reidar Skrunes)

LITIUMIONBATTERIER

Om batteriet begynner å brenne, slukkes brannen på 0,4 sekunder

Har utviklet metode som hindrer at litiumionbatterier kan ta fyr.

En ny oppfinnelse kan hindre branner i litiumionbatterier.

Forskere ved Stanford-universitetet har funnet en metode som gjør batterier brannsikre, samtidig som ytelsen ivaretas, skriver Phys.org.

Innen brannsikre litiumionbatterier med faststoffelektrolytt blir kommersielt lønnsomme, er det behov for å finne metoder som kan hindre den flytende elektrolytten i batterier som brukes i alt fra mobiler til biler å ta fyr.

Thermal runaway

Dette skjer som regel under såkalte «thermal runaway»-situasjoner. 

Det vil si at et batteri varmes opp på grunn av en ytre eller indre påvirkning. Om varmen ikke kan avgis effektivt, vil det skape en kjedereaksjon hvor temperaturen fortsetter å øke, og i enkelte tilfeller kan cellen ta fyr.

Deretter kan omkringliggende celler varmes opp, og fortsette å ta fyr.

For å hindre dette har det vært utviklet ulike metoder, inkludert å blande inn flammehemmende stoffer i selve cellen.

Det kan gjøre at det skal mye til for at elektrolytten tar fyr.

Men det kan ha uønskede bieffekter, som redusert ytelse, særlig dersom flammehemmere tilsettes selve elektrolytten. 

Integrerer flammehemmer i separatoren

Utladingsmekanismen i oppladbare litiumionebatterier. Separatoren skiller anode- og katode-sidene fra hverandre, og slipper litiumioner gjennom.
Utladingsmekanismen i oppladbare litiumionebatterier. Separatoren skiller anode- og katode-sidene fra hverandre, og slipper litiumioner gjennom. Foto: Lina Merit Jacobsen

Stanford-forskernes metode går ut på å integrere flammehemmere i separatoren i cellen. Dette er en polymer-membran alle litiumionbatterier har, som skiller anode- og katodesidene fra hverandre, samtidig som litiumioner kan vandre fra den ene siden til den andre.

Under vanlig bruk, vil cellen fungere som normalt. Men om elektrolyttens temperatur overstiger 160 varmegrader, smelter plastmembranen, og frigir flammehemmeren.

Dette har vist seg å være svært effektivt i forsøk. I et eksperiment ble flammene slukket på 0,4 sekunder. 

Dette ifølge en forskningsartikkel nylig publisert i journalen Science Advances

Hindrer bare konsekvensen

Metoden vil ikke hindre at thermal runaway-situasjoner oppstår i utgangspunktet, men kan hindre konsekvensene. 

Forskerne har tatt i bruk flammehemmeren trifenylfosfat, som hører inn under gruppen fosfororganiske flammehemmere (PFR). Dette er en flammehemmer som er lite nedbrytbar, og som er klassifisert som miljøskadelig.

I dette tilfellet er flammehemmeren i kjernen av mikrofibertråder av plast, som utgjør selve separatoren. Stoffet vil dermed ikke frigjøres så lenge fibertrådene er intakte.

Om batteriet ikke bryter ut i brann, bør det også være mulig å håndtere flammehemmerne i cellen om membranen har smeltet.

Forskerne tror at løsningen kan tas i bruk på mange områder. 

– Vi tror vår trygge separator burde finne et bredt bruksområde, med tanke på at flere og flere branner og eksplosjoner i litiumionbatterier har blitt rapportert i det siste, sier artikkelens seniorforfatter, Yi Cui ved Stanford-universitetet til IEEE Spectrum.

Batteribrann kan ha store konsekvenser

Batteripakke fra Nissan Leaf.
Batteripakke fra Nissan Leaf. Foto: Mario R Duran Ortiz / Creative Commons

Samsung har hatt problemer med telefonen Note 7, som har tatt fyr. Ståhjulinger som tar fyr har også vært bredt omtalt. Også Boeing har hatt problemer med litiumionbatterier som tar fyr.

Litiumionbatterier tar ikke ofte fyr, men om det oppstår kan det ha store konsekvenser. Særlig i biler, hvor det som regel er store batteripakker, eller i mobiltelefoner man som regel oppbevarer i lomma.

Problemer kan oppstå på mange forskjellige måter, som ekstern oppvarming dersom en elbil står parkert ved siden av en annen brennende bil, eller dersom batteriet har vært utsatt for mekaniske skader.

Elbiler har mange mekanismer som skal hindre at branner oppstår i batteriet. Det er foreløpig ingenting som tilsier at elbiler brenner oftere enn fossilbiler. 

Kommentarer (13)

Kommentarer (13)