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2025-07-14 20:00:00
電気自動車に電力を供給するバッテリーのようなリチウムベースのバッテリーは、過熱するリスクがあります
yonhap/epa-fe/shutterstock
高温で火を抑える化学物質を放出するポリマー材料で強化されたバッテリーは、炎に爆発する可能性が大幅に低くなります。この手法は、電気自動車や医療機器など、バッテリー依存の機械の安全性を高めることができます。
「私たちのアプローチは、主流の液体リチウム電池内の安全性を高めます」と、中国科学アカデミーの化学研究所のYing Zhang氏は言います。 「それは安全バルブを開けるようなものです。これらの化学物質は、爆発する前に可燃性ガスを窒息させ、火災を防ぐのに役立ちます。」
Zhangと彼女の同僚は、プロトタイプリチウム金属バッテリーで炎に及ぶポリマー材料を作成してテストしました。このようなバッテリーは現在使用されていますが、次世代バージョンは電気自動車や携帯用電子機器のバッテリーを交換する候補です。それは、リチウム金属が、グラファイトではなく純粋なリチウムを負の電極に使用することにより、人気のあるリチウムイオン電池の10倍のエネルギーを保存できるためです。
The researchers exposed the prototype battery and a standard lithium metal battery to gradually hotter temperatures, starting from 50°C.外部温度が100°Cを超えると、両方のバッテリーが過熱を経験しましたが、プロトタイプの特別なポリマー材料は自動的に分解され始め、「顕微鏡消火器」のように機能する化学物質を放出しました。
120°Cを超えて、安全機能のない標準的なバッテリーは13分以内に1000°Cに過熱し、炎に爆発しました。しかし、同じ条件下では、プロトタイプのバッテリーのピーク温度は220°Cに達し、結果として生じる火災や爆発はありませんでした。
この「革新的な材料科学アプローチ」は、リチウム金属バッテリーだけでなく、特定のリチウムイオン電池とリチウム硫黄電池でも、バッテリーの火災や過熱のリスクを減らすことができます、とカリフォルニア州のSLACナショナルアクセラレータ研究所のJagjit Nandaは言います。特に電気自動車や電気航空機の場合、より安全なバッテリーにつながる可能性がある、と彼は言います。
火災抑制技術は、既存のバッテリー製造に「短期的な安全性のアップグレード」として統合され、業界は代替バッテリーの設計と化学物質を含む長期的なソリューションを追求している」とZhang氏は述べています。それでも、ポリマー材料をバッテリーに注入するには、製造プロセスの再度が必要になると彼女は言います。
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