تعتبر حرائق البطاريات الناتجة عن ارتفاع مفاجئ في درجة الحرارة نادرة لكنها تحمل خطورة كبيرة، وتُعد من أصعب أنواع الحرائق التي يمكن السيطرة عليها. حيث يؤدي احتراق كل خلية في البطارية إلى فشل الخلية التالية،
مما يزيد من اشتعال الحريق. حتى الآن، لا يوجد حل مباشر لمنع هذا الفشل المتسلسل، والطريقة الوحيدة لإخماد حريق بطارية السيارة الكهربائية هي غمر السيارة بمئات أو آلاف الجالونات من الماء.
ومع ذلك، نستخدم عبارة “حتى الآن” لأن شركة LG Chem يبدو أنها توصلت إلى حل بسيط لمواجهة تهديد حرائق بطاريات السيارات الكهربائية، وهو نوع من “الصمامات الحرارية”.
تدعي شركة LG Chem أنها طورت مادة “تستجيب للحرارة” بسمك يعادل 1/100 من قطر شعرة الإنسان. وهذا يعني أن هذه المادة رقيقة بما يكفي لتوضع بين طبقة الكاثود (الجانب السلبي) وجامع التيار (الذي يشكل الأنود أو الجانب الإيجابي) في خلايا البطارية، دون أن تؤثر بشكل كبير على كثافة الطاقة.
كانت مشكلة انخفاض كثافة الطاقة تمثل عائقًا كبيرًا في استخدام أنظمة الإطفاء الداخلية، بالإضافة إلى وقت استجابة المادة المطفئة. نظرًا لندرة هذه الحوادث، كانت فوائد وجود مطفأة داخلية تُعتبر غير مجدية مقارنة بانخفاض كثافة الطاقة التي توفرها هذه الأنظمة. ومع ذلك، من المتوقع أن يغير “الصمام الحراري” من LG Chem هذا الوضع.
تمت تجربة هذه التقنية على بطاريات تحتوي على أكسيد الليثيوم والكوبالت، وأخرى تحتوي على النيكل والكوبالت والمنغنيز (NCM). أظهرت النتائج أن هذه المادة فعالة عند تعرض البطارية لضربة أو ثقب.
ورغم أنها لا تمنع حدوث حريق البطارية بشكل كامل، إلا أنها تعمل كمادة مقاومة للحريق، حيث لا تشتعل المادة وتساعد في إطفاء النيران بسرعة بعد اندلاعها، مما يقلل من الأضرار الحرارية والحرائق. في اختبار بطاريات NCM، تم إسقاط وزن يبلغ 22 رطلاً على بطاريات مزودة وبدون صمام حراري من LG Chem.
ووفقًا للدراسة، اشتعلت جميع البطاريات التي لا تحتوي على صمام حراري، بينما لم تشتعل 70% من البطاريات المزودة بالصمام، في حين اشتعلت 30% منها ولكن تم إخماد النيران خلال ثوانٍ.
في المراحل الأولى من ارتفاع درجة الحرارة، تعمل هذه المادة كصمام حراري، حيث تمنع أو تقلل بشكل كبير من زيادة الحرارة من خلال منع حدوث قصر في الدائرة الكهربائية داخل البطارية. لا تفتح المادة الدائرة كما يفعل الصمام الكهربائي التقليدي، بل تزيد من مقاومتها الكهربائية عند ارتفاع درجة الحرارة. وفقًا للدراسة، مع كل زيادة تتراوح بين 33 إلى 34 درجة مئوية،
ترتفع المقاومة الكهربائية للمادة بمقدار يصل إلى 5 كيلو أوم. كما يمكن عكس هذه العملية وتقليل المقاومة عند انخفاض الحرارة بنفس المقدار. هذه المقاومة كافية لقطع مسار التفاعل بين الأنود والكاثود في المراحل المبكرة من ارتفاع الحرارة.
التحدي الوحيد في الوقت الراهن هو أن الاختبارات قد بدأت للتو، ومن المتوقع أن يتم توسيع استخدام هذه التقنية في بطاريات السيارات الكهربائية الكبيرة بحلول عام 2025.
ويبدو أن المدير التقني لشركة LG Chem، لي جونغ-جو، يعتقد أن هذه الميزة ستكون متاحة في القريب العاجل.
