باتری لیتیوم یونی جدید چین حرارت ناشی از سوختگی حرارتی را تقریباً از بین می‌برد
محققان در چین موفق به توسعه طراحی نوینی برای باتری‌های لیتیوم یونی شده‌اند که تقریبا به‌طور کامل حرارت ناشی از سوختگی حرارتی را مهار می‌کند و خطر آتش‌سوزی ناشی از باتری‌های آسیب‌دیده را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.
باتری‌های سنتی لیتیوم یونی که در طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های الکترونیکی از خودروها تا ساعت‌های هوشمند به‌کار می‌روند، همواره با خطر آتش‌سوزی مواجه بوده‌اند. در شرایط خاص، شارژ بیش از حد یا وجود نقص در باتری، امکان وقوع سوختگی حرارتی وجود دارد؛ پدیده‌ای خطرناک که طی آن اجزای داخلی باتری تجزیه شده و گرمای شدید آزاد می‌شود. در باتری‌های معمولی، این فرآیند می‌تواند دمای داخلی را بیش از ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد افزایش دهد و منجر به آتش‌سوزی و انفجار شود.
اکنون، تیمی از پژوهشگران چینی به‌ویژه از دانشگاه چینی هنگ‌کنگ طراحی جدیدی ارائه داده‌اند که این خطر را کاهش می‌دهد. حال جزئیات این تحقیق منتشر شده. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که وقتی یک میخ به باتری ساخته‌شده با این طراحی جدید وارد شد، دما تنها حدود ۳.۵ درجه سانتی‌گراد افزایش یافت و باتری پایدار باقی ماند. در مقابل، باتری با الکترولیت سنتی دمای ۵۵۵.۲ درجه سانتی‌گراد را تجربه کرد و منجر به انفجار و آتش‌سوزی شد.
این دستاورد تنها پس از شناسایی عامل اصلی ممکن شد؛ اتحاد یونی؛ در باتری‌های سنتی، نحوه گروه‌بندی یون‌های لیتیوم و یون‌های منفی در الکترولیت برای تشکیل لایه حفاظتی SEI مفید است و طول عمر چرخه‌ای باتری را افزایش می‌دهد. اما پژوهشگران دریافتند که همین اتحاد یونی دمای شروع سوختگی حرارتی را حدود ۹۴ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌دهد و ایمنی باتری را به‌شدت کاهش می‌دهد.
برای حل این مشکل، تیم تحقیقاتی استراتژی جدیدی تحت عنوان «روش انتقال حلال ارائه کرده است. آن‌ها الکترولیتی طراحی کردند که در دماهای مختلف عملکرد متفاوتی دارد. در دمای اتاق، این الکترولیت موجب اتحاد یونی لازم برای تشکیل SEI پایدار می‌شود، اما در دماهای بالا، مانند شرایط آسیب، یک حلال خاص به نام lithium bis imide وارد عمل شده و با لیتیوم واکنش می‌دهد، باعث جدایش یون‌ها می‌شود و از ایجاد پیوندهای آنیون خطرناک که منجر به آزاد شدن گرما می‌شوند، جلوگیری می‌کند.
نتایج آزمایش‌ها نشان داد که این طراحی جدید نه تنها ایمن است، بلکه دوام بالایی نیز دارد. سلول‌های ساخته‌شده با این استراتژی، طول عمر چرخه‌ای فوق‌العاده‌ای نیز از خود نشان دادند و پس از ۱۰۰۰ چرخه، حدود ۸۱.۹ درصد ظرفیت خود را حفظ کردند. این دستاورد می‌تواند به‌طور قابل توجهی ایمنی باتری‌ها در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف را ارتقا دهد و گام مهمی در کاهش خطرات آتش‌سوزی و انفجار ناشی از باتری‌های لیتیوم-یونی محسوب شود.
