Wie kann die Batterie sicherer gemacht werden? Industrie: Schrittweise Verbesserung ist zuverlässiger als Subversion

Nach Angaben der ausländischen Medien The Verge explodieren Batterien manchmal. Diese Explosionsvideos sind beängstigend, aber Wissenschaftler und Startups haben hart daran gearbeitet, sicherere Batterien zu bauen. Sie verbessern das Batteriedesign und testen neue Materialien, in der Hoffnung, das Sicherheitsproblem ein für alle Mal zu lösen. Aber jede Methode scheint eine Falle zu haben, und die derzeit praktischste Lösung ist möglicherweise die langweiligste.

Es gibt drei Strategien zur Verbesserung der Batterie: Vermeiden Sie die Verwendung brennbarer Flüssigkeiten als feste Batterie. Machen Sie das Batteriemodul feuerfest; Ändern Sie die vorhandenen Funktionseigenschaften der Batterie geringfügig. Zumindest was die Batterien betrifft, könnte dieser Wandel langsam erfolgen.

Eine weithin gepriesene Lösung für das Problem des Batteriebrandes sind Feststoffbatterien. Die Idee ist einfach: Verwenden Sie feste Materialien als Elektrolyte anstelle von brennbaren flüssigen Elektrolyten; Es ist unwahrscheinlich, dass Feststoffbatterien Feuer fangen. Allerdings ist es für Ionen schwieriger, sich in Feststoffen zu bewegen als in Flüssigkeiten, was bedeutet, dass Feststoffbatterien schwierig zu konstruieren, teuer sind und möglicherweise Leistungsprobleme aufweisen.

Es gibt drei Hauptmethoden zur Herstellung von Feststoffbatterien. Michael Zimmerman, Materialwissenschaftler an der Tufts University und Gründer von Ionic Materials, einem Unternehmen für Feststoffbatterien, erklärte, dass man Keramik, Glas oder Polymere zur Herstellung von Elektrolyten verwenden kann.

Keramik und Glas sind spröde. Wenn man Druck ausübt, lassen sie sich leicht knacken. Darüber hinaus sind sie schwierig in großen Mengen herzustellen und geben im Herstellungsprozess teilweise giftige Gase ab. Einige Polymere können Ionen leiten, funktionieren aber meist nur bei extrem hohen Temperaturen. Zimmermans Team entwickelte ein Polymer, das bei Raumtemperatur Ionen leitet, aber auch flammhemmend ist.

Derzeit kooperiert Ionic Materials mit Batterieherstellern. Zimmerman hofft, solche Batterien in den nächsten zwei bis drei Jahren herstellen zu können.

Eine weitere Strategie, um sicherere Batterien zu finden, besteht darin, den Elektrolyten selbst feuerfest zu machen, auch wenn er noch flüssig ist. Surya Moganty ist Chief Technology Officer von NOHMs Technologies. Sie entwickeln Elektrolyte aus „ionischen Feststoffen“, die Salzen ähneln, bei Raumtemperatur jedoch flüssig sind.

Wenn man dieses Material in den Elektrolyten einbringt, werden sie flammhemmend, aber auch die Batterielebensdauer wird problematisch. NOHMs verbessert die Formel mit dem Ziel, dass die Batterie mithilfe seiner Technologie 500 Zyklen hält.

Nun besteht die effektivste Strategie möglicherweise nicht darin, das Batteriedesign grundlegend zu ändern und die Batterie umzugestalten, sondern darin, die vorhandenen Eigenschaften der Batterie zu untersuchen und sie dann nach und nach zu verbessern. Beispielsweise ist in der Batterie bereits ein Batteriemanagementsystem enthalten, mit dessen Hilfe der Betrieb der Batterie überwacht und erkannt werden kann, ob ein Problem vorliegt. Eine sinnvolle Lösung besteht darin, solche Systeme zu verbessern. Schließlich ist das Managementsystem bereits Teil jeder Batterie und Hersteller müssen keine innovativen und teuren Wege finden, um neue Technologien zu integrieren.

„Unternehmen können fortschrittliche Sensoren oder andere Methoden nutzen, um Batteriedaten zu sammeln, insbesondere bei großen Geräten, bei denen das Batteriesystem aus Tausenden von Batterien besteht.“ Ian McClenny, Analyst beim Batterieforschungsinstitut Navigant Research, betonte: „Es kann die Batterien genau lokalisieren, deren Leistung nicht dem Standard entspricht, was hilfreich ist, um die Batterielebensdauer zu verlängern.“

Das Batteriesicherheitsunternehmen Amionx aus San Diego verfolgt diesen Ansatz. Bill Davidson, der Chief Operating Officer des Unternehmens, sagte, dass sein als SafeCore bekannter Ansatz die letzte Verteidigungslinie sei. SafeCore verändert die Komponenten der Batterie selbst nicht.

Wie andere Unternehmen konzentriert sich Amionx auf die Lizenzierung von Technologie an bestehende Batteriehersteller. Wenn der Fortschritt jedoch zu langsam ist, werden sie darüber nachdenken, eigene Batterien herzustellen und auf den Markt zu bringen. Davidson sagte: „Wenn ich solche Produkte im Jahr 2019 nicht auf dem Markt sehe, werde ich sehr enttäuscht sein.“