Lorsque les piles sont mal utilisées ou de mauvaise qualité, elles prennent parfois feu ou explosent.Les scientifiques et les start-ups se sont depuis longtemps engagés à fabriquer des batteries plus sûres, à développer et à tester de nouveaux matériaux Les méthodes ont des problèmes difficiles à résoudre, et maintenant la solution la plus pratique peut être la solution la plus pratique.
Il existe trois étapes principales pour améliorer la sécurité de la batterie: l'électrolyte de la batterie évite l'utilisation de liquides inflammables, les composants de la batterie doivent être ignifuges, améliorer les fonctions de sécurité existantes dans la batterie.
chercheurs technologiques comprennent les bases de la défaillance de la batterie et le fonctionnement de la batterie est une raison très importante. De toute évidence, les gens parlent de la batterie au lithium-ion pour la plupart, qui est le type le plus courant de la batterie, car la batterie au lithium peut fournir tant d'énergie. Les scientifiques ont également nous développons une batterie de magnésium (qui décharge est très lent) et des batteries de soufre (pas pour longtemps), mais la batterie lithium-ion est encore le marché grand public.
Une batterie au lithium-ion constituée principalement de deux électrodes ou d'un matériau conducteur, des ions lithium dans le passage de l'électrolyte d'un côté à l'autre, l'électrolyte de la batterie est des produits chimiques hautement inflammables.
Il existe plusieurs raisons à l'explosion d'une batterie ou à un incendie, la plus courante étant qu'un excès de chaleur ou une mauvaise conception de la batterie peut provoquer une réaction de chaleur générée par l'électrolyte, phénomène qui provoque un incendie ou une explosion. Les fabricants de batteries placent généralement des entretoises entre les deux pôles de la batterie pour les empêcher d'entrer en contact.Si le diaphragme tombe en panne, il va prendre feu ou exploser, ce qui se produit avec les batteries de téléphones portables Samsung.
Alors, comment résoudre ce problème?
Aujourd'hui, une solution promotionnelle consiste à mettre au point des batteries lithium-ion solides: l'idée est simple: au lieu d'utiliser des électrolytes liquides inflammables, les électrolytes sont fabriqués à partir de matériaux solides; Les solides sont plus difficiles que les liquides, ce qui signifie que les batteries à semi-conducteurs sont difficiles à concevoir, coûteuses et peuvent présenter des problèmes de performances.
Michael Zimmerman, spécialiste des matériaux à la Tufts University aux États-Unis et fondateur de la société de batteries lithium-ion à état solide Ion Materials, explique que la céramique, le verre ou les polymères peuvent être utilisés pour produire des électrolytes.
Zimmerman affirme que la céramique et le verre sont également difficiles à produire en masse car les gens ont besoin de beaucoup de piles, ce qui rend impossible l'utilisation de ces matériaux en grande quantité. Le processus de ces matériaux libère parfois des gaz toxiques.
Les polymères peuvent également conduire des ions, mais ne fonctionnent généralement qu'à des températures extrêmement élevées.L'équipe de Zimmerman a mis au point un polymère qui conduit les ions à température ambiante mais qui est également ignifuge. Dans une vidéo, ils montrent comment les couper en morceaux sans prendre feu.
Maintenant, Ionic Materials travaille avec des fabricants de batteries qui doivent changer la manière dont ils fabriquent des batteries pour les adapter à de nouveaux polymères.Il espère pouvoir lancer la batterie dans les deux ou trois prochaines années.
Deux ou trois ans ne sonnent pas longtemps, mais il y a des gens qui ne peuvent pas attendre l'industrie. »Certains fabricants promettent que des batteries lithium-ion solides entreront sur le marché d'ici deux ou trois ans. Les progrès sont de plus en plus impatients. »Ian McClenny, analyste chez Navigant Research, un institut de recherche spécialisé dans la recherche sur les batteries, a déclaré.
McClenny a déclaré que certains fabricants de véhicules électriques ont déclaré avoir fait des percées dans la technologie des batteries lithium-ion à l'état solide.
Mais McClenny croit que presque toutes les batteries lithium-ion à l'état solide ne sont pas produites commercialement.
Les véhicules électriques sont le principal moteur de l’innovation en matière de batteries, et la plupart des batteries au lithium-ion à l’état solide fonctionnent maintenant depuis un an et demi. Ce n'est pas faisable.
Surya Moganty, directrice de la technologie chez NOHM Technologies, a déclaré qu’une autre stratégie pour trouver une batterie plus sûre consiste à rendre l’électrolyte lui-même résistant au feu, même s'il est encore liquide. C'est un liquide à température ambiante.
En transformant ce matériau en électrolyte, on le rend ignifugé, mais il peut également y avoir des problèmes d’autonomie de la batterie NOHM améliore la formulation pour que les batteries utilisant sa technologie puissent durer jusqu’à 500 cycles de charge et de décharge et travaillent également avec les fabricants. Une licence pour obtenir la technologie.Un problème similaire a frappé les chercheurs, qui ont développé une batterie à base d'eau l'année dernière qui est sûre.La tension de la cellule peut atteindre 4 volts, la même tension que l'électrolyte organique, mais la charge Le cycle de décharge n'est que de 70 environ. Comme Moganty l'a souligné, les fabricants de batteries espèrent que cette batterie durera au moins 500 cycles de charge et de décharge.
Moganty a déclaré que parmi ces technologies passionnantes, il ne semble pas y avoir de technologie mature.
Maintenant, la stratégie la plus efficace peut ne pas provenir de changements technologiques majeurs ou de la réinvention de nouvelles batteries: c'est une batterie qui améliore les fonctionnalités existantes, par exemple une batterie qui contient déjà un système de gestion de batterie. Logiciel, peut détecter si il y a un problème avec la batterie.
McClenny a déclaré: «La capacité de localiser des batteries non conformes peut prolonger la durée de vie de la batterie».
Ceci est similaire à l'approche adoptée par la société de sécurité des batteries basée à San Diego, Amionx, une entreprise séparée de la société de batteries American Lithium Energy, dont les recherches ont permis de produire des batteries résistantes au feu pour l'armée américaine.
Bill Davidson, directeur des opérations de la société, a déclaré que leur technologie s'appelle SafeCore, la dernière ligne de défense pour la sécurité de la batterie. La technologie SafeCore ne change pas les composants de la batterie, En cas de surchauffe ou de tension trop élevée, cette couche de matériau d’isolation coupe la connexion entre les électrodes de la batterie et régule le courant dans la batterie.
Bien que l'explosion de la batterie ait attiré beaucoup d'attention, tout comme le Samsung Galaxy Note 7, mais d'un point de vue statistique, la batterie d'aujourd'hui est plus sûre que par le passé.
En termes de sécurité, la solution la plus simple n'est pas nécessairement la technologie, mais la structure: les experts techniques affirment qu'en théorie, les batteries lithium-ion ont atteint 90% de leur autonomie maximale. , une batterie plus puissante.
McClenny a déclaré que si les entreprises adoptent des améliorations progressives plutôt que de trouver rapidement une solution pour augmenter la capacité et la densité de puissance, les batteries qu'elles produisent peuvent être plus durables.
