حرائق البطاريات التي تنتج عن ارتفاع درجة الحرارة بشكل مفاجئ تعد نادرة ولكنها خطيرة للغاية، وتعتبر من أصعب أنواع الحرائق التي يمكن إخمادها، حيث يؤدي كل خلية في البطارية إلى فشل الخلية التالية وتزيد من تأجيج الحريق. في الوقت الحالي، لا يوجد حل مباشر لمنع هذا الفشل المتسلسل للخلايا، والحل الوحيد لإخماد حريق بطارية السيارة الكهربائية هو غمر السيارة بمئات أو آلاف الجالونات من الماء. لكننا نقول “في الوقت الحالي” لأن شركة LG Chem يبدو أنها وجدت حلاً بسيطًا للتهديد الناجم عن حرائق بطاريات السيارات الكهربائية: وهو نوع من “الصمامات الحرارية”.
وفقًا لما نشرته الشركة في مجلة Nature Communications العلمية، تدعي LG Chem أنها ابتكرت مادة “تستجيب للحرارة” بسمك 1/100 من قطر شعرة الإنسان العادية. هذا يعني أن المادة رقيقة بما يكفي لتوضع بين طبقة الكاثود (الجانب السلبي) وجامع التيار (الجزء الذي ينشئ الأنود أو الجانب الإيجابي) في الخلية البطارية دون أن تؤثر بشكل كبير على كثافة الطاقة. انخفاض كثافة الطاقة كان يمثل مشكلة كبيرة في استخدام أي نوع من أنظمة الإطفاء الداخلية بالإضافة إلى وقت التفاعل للمادة المطفئة. نظرًا لأن هذه الحوادث نادرة، فإن فوائد وجود مطفأة داخلية كانت تُعتبر غير مجدية مقارنة بانخفاض كثافة الطاقة التي توفرها هذه الأجهزة. ولكن مع “الصمام الحراري” من LG Chem، من المتوقع أن يتم التخلص من هذا العذر.
في المراحل المبكرة من ارتفاع الحرارة، تعمل هذه المادة كصمام حراري وتمنع أو تقلل بشكل كبير من ارتفاع درجة الحرارة عن طريق منع البطارية من قصر الدائرة الكهربائية داخلها. لا تقوم المادة بفتح الدائرة مثل الصمام الكهربائي العادي، بل تعمل عن طريق زيادة مقاومتها للكهرباء عند ارتفاع درجة الحرارة. وفقًا للدراسة، عند كل زيادة تتراوح بين 33 إلى 34 درجة مئوية، تزداد المقاومة الكهربائية للمادة بما يصل إلى 5 كيلو أوم. ويمكن أيضًا عكس العملية وتقليل المقاومة عند انخفاض الحرارة بنفس القدر. هذه المقاومة تكفي لقطع مسار التفاعل بين الأنود والكاثود في المراحل المبكرة من ارتفاع الحرارة.
تم اختبار هذه التقنية مع بطاريات تحتوي على أكسيد الليثيوم والكوبالت وبطاريات تحتوي على النيكل والكوبالت والمنغنيز (NCM). أظهرت النتائج أن هذه المادة تعمل عندما تتعرض البطارية لضربة أو ثقب، وعندما لا تمنع تمامًا حدوث حريق البطارية، فإنها تعمل كمادة مقاومة للحريق – حيث لا تشتعل المادة وتسمح بإطفاء النيران بسرعة بعد ظهورها، مما يمنع المزيد من الأضرار الحرارية والحريق. في اختبار بطاريات NCM، تم إسقاط وزن قدره 22 رطلًا على بطاريات مع وبدون الصمام الحراري من LG Chem. وفقًا للدراسة، جميع البطاريات بدون الصمام الحراري اشتعلت، بينما 70% من البطاريات التي تحتوي على الصمام الحراري لم تشتعل، و30% اشتعلت ولكن تم إخماد النيران في غضون ثوانٍ.
التحدي الوحيد الآن هو أن الاختبارات بدأت للتو، ومن المتوقع أن يتم توسيع التقنية لاستخدامها في بطاريات السيارات الكهربائية الكبيرة بحلول عام 2025. يبدو أن المدير التقني لشركة LG Chem، لي جونغ-جو، يعتقد أن هذه الميزة ستكون متاحة قريبًا: “هذا إنجاز بحثي ملموس يمكن تطبيقه في الإنتاج الضخم خلال فترة قصيرة. سنعمل على تعزيز تقنية الأمان لضمان أن العملاء يمكنهم استخدام السيارات الكهربائية بثقة والمساهمة في تعزيز قدرتنا التنافسية في سوق البطاريات.” نعتقد أن العديد من رجال الإطفاء ومنظمي سباقات السيارات ينتظرون بفارغ الصبر أن تجعل LG Chem هذه التقنية من أولوياتها.
