Vật liệu cách nhiệt mới bảo vệ an toàn cho pin xe điện

Theo Interesting Engineering, vật liệu cách nhiệt mà nhóm nghiên cứu tạo ra cho pin lithium phổ biến trong xe điện (EV) có khả năng chịu nhiệt lên đến 1.300°C. Dựa trên tấm cách nhiệt silica aerogel, vật liệu mới được thiết kế nhằm hạn chế sự truyền nhiệt giữa các tế bào lithium-ion trong các sự cố quá nhiệt, một dạng hỏng hóc nghiêm trọng có thể dẫn đến cháy nổ.

ẢNH: FREEPIK

Trong các tình huống quá nhiệt, chỉ cần một tế bào bị lỗi cũng có thể đạt nhiệt độ cực cao trong vài giây, gây ra phản ứng dây chuyền sang các tế bào liền kề. Lớp aerogel hoạt động như "một tường lửa" chịu nhiệt cao giúp ngăn chặn và làm chậm sự lan truyền nhiệt, tạo thêm thời gian cho các hệ thống an toàn phản ứng.

Mở đường cho pin xe điện an toàn hơn

Các nhà nghiên cứu cho biết phương pháp này có thể tăng cường độ bền của bộ pin mà không làm tăng đáng kể trọng lượng, điều quan trọng khi các nhà sản xuất xe điện đang nỗ lực hướng tới mật độ năng lượng cao hơn và phạm vi hoạt động xa hơn. Trong các thử nghiệm, vật liệu mới cho thấy khả năng cách nhiệt kéo dài nhiều giờ. Một tấm aerogel dày 2,29 mm tiếp xúc với nhiệt độ 1.000°C trong 5 phút đã giữ cho bề mặt đối diện ở mức dưới 100°C, chứng tỏ khả năng cách nhiệt mạnh mẽ trong điều kiện khắc nghiệt.

Vật liệu mới nâng mức chịu nhiệt tối đa từ khoảng 650°C lên 1.300°C, phù hợp hơn với điều kiện hỏng hóc thực tế và cải thiện khả năng làm chậm hoặc ngăn chặn hiện tượng quá nhiệt. Cấu trúc siêu nhẹ với khoảng 99% là không khí giúp hạn chế dẫn nhiệt. Nhóm nghiên cứu đã củng cố mạng lưới bên trong và tinh chỉnh các điều kiện xúc tác trong quá trình tổng hợp, tạo ra một loại aerogel bền vững và chịu nhiệt tốt hơn.

Hiện vật liệu mới đã tiến từ giai đoạn phát triển thử nghiệm sang giai đoạn sản xuất quy mô công nghiệp, trở thành ứng cử viên khả thi cho các hệ thống pin thương mại. CATL, BYD, Sungrow và Xiaomi là các công ty quan tâm đến vật liệu này. Ngoài ra, vật liệu mới cũng phù hợp cho các lĩnh vực hàng không vũ trụ và môi trường công nghiệp nhiệt độ cao.