Image SEM des microfibres TPP@PVDF-HFP. Barre d'échelle, 5 µm. Crédit :Liu et al. Sci. Av. 2017;3:e1601978
(Phys.org) - Une équipe de chercheurs de l'Université de Stanford a trouvé un nouveau moyen d'introduire un retardateur de flamme dans une batterie lithium-ion pour empêcher les incendies de se produire. Dans leur article publié dans la revue Avancées scientifiques , l'équipe décrit sa technique et ses résultats lorsqu'elle la teste.
Des rapports faisant état de téléphones et d'hoverboards prenant feu en raison de courts-circuits dans les batteries ont déclenché l'alarme dans l'industrie de l'électronique personnelle, à la fois par les utilisateurs et par ceux qui fabriquent les appareils. Malheureusement, jusqu'à maintenant, les ingénieurs n'ont pas été en mesure de résoudre complètement le problème. La plupart de ces efforts impliquent la refonte de dispositifs pour éviter les courts-circuits et donc la surchauffe, ou tenter de mettre un retardateur de flamme directement dans les batteries. Aucune des deux approches ne s'est avérée entièrement satisfaisante. La réingénierie ne résout pas toujours le problème et l'ajout de retardateur de flamme réduit considérablement l'efficacité de la batterie. Dans ce nouvel effort, les chercheurs décrivent une approche qui semble jusqu'à présent offrir une certaine aide - elle n'empêche pas la surchauffe de se produire, mais il est capable d'empêcher le feu.
La nouvelle approche consiste à encapsuler un ignifugeant courant appelé phosphate de triphényle dans une gaine extrêmement petite en fibres de plastique, puis à en insérer plusieurs dans l'électrolyte qui se trouve entre l'anode et la cathode. La gaine empêche le retardateur d'entrer réellement en contact avec le matériau électrolytique, qui est inflammable et la source de la plupart des incendies de batterie. Mais les fibres plastiques de la gaine ont un point de fusion de 160° Celsius - si cette température est atteinte, le plastique fond et le retardateur est libéré dans l'électrolyte, écrasant un incendie potentiel.
Schéma du séparateur électrofilé « intelligent » avec des propriétés ignifuges déclenchées thermiquement pour les batteries lithium-ion. Crédit :Liu et al. Sci. Av. 2017;3:e1601978
Dans les dispositifs de test utilisant leur retardateur de flamme encapsulé, les chercheurs rapportent que les gaines ont fondu et que le retardateur a été libéré et fusionné avec l'électrolyte en seulement 0,4 seconde, ce qui a permis d'éviter les incendies.
En pratique, il est présumé qu'une telle occurrence dans un appareil déclencherait une erreur matérielle avant que la batterie ne cesse de fonctionner pour alerter un utilisateur de ce qui s'était passé. Après, un utilisateur devrait également probablement acheter une nouvelle batterie afin de continuer à utiliser son appareil qui survivrait à l'événement de surchauffe.
Animation GIF montrant que l'électrolyte EC/DEC est hautement inflammable. Crédit :Liu et al. Sci. Av. 2017;3:e1601978
Animation GIF montrant la combustion de l'électrolyte EC/DEC avec le TPP ignifuge. Crédit :Liu et al. Sci. Av. 2017;3:e1601978
Animation GIF montrant l'inflammabilité des électrolytes EC/DEC en présence du séparateur TPP@PVDF-HFP. Les flammes de l'électrolyte diminuent rapidement et s'éteignent complètement en 0,4 seconde. Crédit :Liu et al. Sci. Av. 2017;3:e1601978
Illustration schématique de la fabrication des microfibres par électrofilage. Crédit :Liu et al. Sci. Av. 2017;3:e1601978
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