Immagine SEM delle microfibre TPP@PVDF-HFP. Barra della scala, 5 micron. Credito:Liu et al. Sci. avv. 2017;3:e1601978
(Phys.org)—Un team di ricercatori della Stanford University ha trovato un nuovo modo per introdurre un ritardante di fiamma in una batteria agli ioni di litio per prevenire il verificarsi di incendi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Progressi scientifici , il team descrive la propria tecnica e i propri risultati durante il test.
Le segnalazioni di telefoni e hoverboard che hanno preso fuoco a causa di cortocircuiti nelle batterie hanno causato allarme nel settore dell'elettronica personale, sia da parte degli utenti che da coloro che producono i dispositivi. Sfortunatamente, fino ad ora, gli ingegneri non sono stati in grado di risolvere completamente il problema. La maggior parte di tali sforzi comporta la riprogettazione dei dispositivi per prevenire il cortocircuito e quindi il surriscaldamento, o tentare di inserire ritardante di fiamma direttamente nelle batterie. Nessuno dei due approcci si è dimostrato del tutto soddisfacente. La reingegnerizzazione non risolve sempre il problema e l'aggiunta di ritardante di fiamma riduce notevolmente l'efficienza della batteria. In questo nuovo sforzo, i ricercatori descrivono un approccio che finora sembra offrire un aiuto:non impedisce il surriscaldamento, ma è in grado di prevenire il fuoco.
Il nuovo approccio prevede l'incapsulamento di un comune ritardante di fiamma chiamato trifenilfosfato in una guaina estremamente piccola fatta di fibre di plastica e quindi l'inserimento di molti di essi nell'elettrolita che si trova tra l'anodo e il catodo. La guaina impedisce al ritardante di entrare effettivamente in contatto con il materiale elettrolitico, che è infiammabile e la fonte della maggior parte degli incendi delle batterie. Ma le fibre di plastica nella guaina hanno un punto di fusione di 160° Celsius:se viene raggiunta quella temperatura, la plastica si scioglie e il ritardante viene rilasciato nell'elettrolita annullando un potenziale incendio.
Schema del separatore elettrofilato “intelligente” con proprietà antifiamma innescate termicamente per batterie agli ioni di litio. Credito:Liu et al. Sci. avv. 2017;3:e1601978
Nei dispositivi di prova che utilizzano il loro ritardante di fiamma incapsulato, i ricercatori riferiscono che le guaine si sono sciolte e il ritardante è stato rilasciato e si è fuso con l'elettrolita in soli 0,4 secondi e per questo motivo gli incendi sono stati evitati.
In pratica, si presume che tale evento in un dispositivo avvii un errore hardware prima che la batteria smetta di funzionare per avvisare un utente di ciò che è accaduto. Successivamente, un utente dovrebbe anche presumibilmente acquistare una nuova batteria per continuare a utilizzare il proprio dispositivo che sopravvivrebbe all'evento di surriscaldamento.
L'animazione GIF mostra che l'elettrolita EC/DEC è altamente infiammabile. Credito:Liu et al. Sci. avv. 2017;3:e1601978
Animazione GIF che mostra la combustione dell'elettrolita EC/DEC con il TPP ignifugo. Credito:Liu et al. Sci. avv. 2017;3:e1601978
Animazione GIF che mostra l'infiammabilità degli elettroliti EC/DEC in presenza del separatore TPP@PVDF-HFP. Le fiamme dell'elettrolita diminuiscono rapidamente e si estinguono completamente entro 0,4 secondi. Credito:Liu et al. Sci. avv. 2017;3:e1601978
Illustrazione schematica per la fabbricazione delle microfibre mediante elettrofilatura. Credito:Liu et al. Sci. avv. 2017;3:e1601978
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