Les risques d'incendie des batteries lithium-ion sont importants dans le monde entier et une telle défaillance peut avoir de graves conséquences pour les smartphones et les voitures électriques, dit le chef du groupe et professeur au département d'électrochimie de l'université de Saint-Pétersbourg Oleg Levin. « De 2012 à 2018, 25, 000 cas de prise de feu par un large éventail d'appareils aux États-Unis seulement ont été signalés. Plus tôt, de 1999 à 2012, seulement 1, 013 cas ont été signalés. Le nombre d'incendies augmente ainsi que le nombre de batteries utilisées, " il a dit.

Parmi les principales raisons pour lesquelles les batteries lithium-ion prennent feu ou explosent sont la surcharge, court-circuit, et d'autres. Par conséquent, la batterie est surchauffée et la cellule de la batterie s'emballe thermiquement. L'augmentation de la température jusqu'à 70 ou 90 °C peut entraîner des réactions chimiques dangereuses pouvant entraîner une augmentation supplémentaire de la température et, par conséquent, un incendie ou une explosion. Pour empêcher les batteries de prendre feu, nous pouvons utiliser un appareil adjacent, c'est-à-dire un microcircuit électronique. Il suit tous les paramètres de la batterie et peut éteindre la batterie en cas d'urgence. Pourtant, la plupart des incendies étaient dus à des défaillances des microcircuits électroniques causées par des défauts de fabrication.

« C'est pourquoi il était particulièrement important de développer une stratégie de sécurité de la batterie basée sur les réactions chimiques pour bloquer la circulation du courant électrique à l'intérieur du pack batterie. À cette fin, nous proposons d'utiliser un polymère spécial. Sa conductivité électrique peut s'adapter aux fluctuations de tension dans la batterie. Si la batterie fonctionne normalement, le polymère n'empêche pas le courant électrique de circuler. Si la batterie est surchargée, il y a un court-circuit, ou la tension de la batterie chute en dessous des niveaux de fonctionnement normaux, le polymère passe dans un soi-disant isolateur, disjoncteur, mode, " a déclaré le professeur Levin.

Il existe des polymères qui peuvent changer de résistance lorsqu'ils sont chauffés, dit le professeur Levin. Le problème que nous avons rencontré lors de l'utilisation de cette technologie, y compris dans les entreprises de Saint-Pétersbourg, était si le polymère commençait à fonctionner comme un isolant, cela signifie que la batterie a déjà subi une surchauffe, ce qui a entraîné des processus dangereux qui ne peuvent pas être arrêtés en interrompant simplement le circuit électrique. Cela rend cette technologie loin d'être efficace. Pourtant, de telles avancées ont suscité un intérêt pour la recherche de nouvelles technologies, y compris le polymère qui pourra ajuster la tension avant que la batterie ne commence à surchauffer.

"J'ai collaboré avec Evegenii Beletskii, mon étudiant de troisième cycle au Département d'électrochimie, qui avait travaillé dans l'industrie. Il possède une vaste expérience dans le développement de systèmes de sécurité des batteries. Cela nous a beaucoup aidé dans la réalisation de la partie expérimentale du projet qui se concentrait sur le fonctionnement du polymère. Anna Fedorova, un étudiant de troisième cycle au Département d'électrochimie, a également travaillé dans l'industrie. Dans le projet, elle s'occupait principalement du calcul des propriétés physiques et chimiques du matériau, ", a déclaré Oleg Levin.