Bien que cela soit uncommon, pourquoi les batteries prennent-elles parfois feu et explosent ?

Quelle est l. a. probabilité qu’une batterie de voiture électrique s’auto-enflamme et explose ? Les probabilities que cela se produise sont en réalité très minces : certains analystes affirment que les véhicules à essence sont environ 30 fois plus susceptibles de prendre feu que les voitures électriques. Mais les récentes informations selon lesquelles des véhicules électriques ont pris feu alors qu’ils étaient stationnés ont amené de nombreux consommateurs et chercheurs à se demander remark ces événements rares se produisent.

Les chercheurs savent depuis longtemps que des courants électriques élevés peuvent déclencher un « emballement thermique » – une réaction en chaîne qui peut provoquer une surchauffe, un incendie et une explosion d’une batterie. Mais sans un moyen fiable de mesurer les courants à l’intérieur d’une batterie inutilisée, il n’était pas clair pourquoi certaines batteries subiraient un emballement thermique, même lorsqu’une voiture électrique était garée.

Désormais, en utilisant une methodology d’imagerie appelée microtomographie à rayons X, des scientifiques du Lawrence Berkeley Nationwide Laboratory (Berkeley Lab) et de l’UC Berkeley ont montré que l. a. présence de courants locaux importants à l’intérieur des batteries au repos après une fee rapide pourrait en être l’une des raisons. Les reasons sous-jacentes de l’emballement thermique. Leurs conclusions ont été publiées dans l. a. revue ACS Nano.

Nitash B a dit : “Nous sommes les premiers à capturer des photographs three-D en temps réel mesurant les changements d’état de fee au niveau des particules à l’intérieur d’une batterie lithium-ion après sa fee”, a déclaré Balsara, auteur most important de l’étude. Balsara est scientifique most important à l. a. department des sciences des matériaux du laboratoire de Berkeley et professeur de génie chimique et biomoléculaire à l’UC Berkeley.

“Ce qui est passionnant dans ce travail, c’est que le groupe de Nitash Balsara ne se contente pas d’observer des photographs, il utilise les photographs pour déterminer remark les batteries se comportent et changent en fonction du temps. Cette étude est l’aboutissement de nombreuses années de travail”, a déclaré co-auteur Dilworth Y. Parkinson, scientifique et M.D. Photon opérations scientifiques à l’Complex Gentle Supply (ALS) du Berkeley Lab.

L’équipe est également l. a. première à mesurer les courants ioniques au niveau des particules à l’intérieur d’une électrode de batterie.

Mesurer les courants internes de l. a. batterie

Dans une batterie lithium-ion, l. a. partie anode de l’électrode est principalement constituée de graphite. Lorsqu’une batterie saine se fee lentement, les ions lithium se faufilent entre les couches de feuilles de graphite de l’électrode. En revanche, lorsqu’une batterie est chargée rapidement, les ions lithium ont tendance à se déposer à l. a. floor de particules de graphite sous forme de lithium métallique.

“Ce qui se passe après une fee rapide lorsque l. a. batterie est en veille est un peu un mystère”, a déclaré Balsara. Mais l. a. méthode utilisée dans l. a. nouvelle étude a révélé des indices importants.

Expériences menées par le premier auteur Alec S. C’est dans l. a. SLA que lorsque le graphite est “complètement chargé” ou complètement chargé, il se dilate un peu, c’est-à-dire un changement de quantity d’environ 10 % – et ce courant dans l. a. batterie au niveau des particules peut se développer un peu. Ils sont déterminés en suivant le lithium native dans l’électrode. (Il a récemment terminé son doctorat dans le groupe Balsara de l’UC Berkeley.)

Un voltmètre conventionnel vous dira que lorsque l. a. batterie est éteinte et déconnectée à l. a. fois de l. a. borne de recharge et du moteur électrique, le courant general dans l. a. batterie est nul.

Mais dans l. a. nouvelle étude, l’équipe de recherche a découvert qu’après avoir chargé l. a. batterie dans les 10 mins, les courants statiques locaux dans l. a. batterie (ou les courants à l’intérieur de l. a. batterie au niveau des particules) étaient étonnamment importants.

L’outil d’imagerie microscopique three-D de Parkinson à l’ALS a permis aux chercheurs d’identifier des particules à l’intérieur de l. a. batterie qui étaient des « valeurs aberrantes » générant des densités de courant inquiétantes allant jusqu’à 25 milliampères par centimètre carré. En comparaison, l. a. densité de courant nécessaire pour charger l. a. batterie en 10 mins était de 18 milliampères par centimètre carré.

Les chercheurs ont également appris que les courants internes mesurés diminuaient considérablement en 20 mins environ. Des travaux supplémentaires sont nécessaires avant que leur approche puisse être utilisée pour développer des protocoles de sécurité améliorés.