LG เปิดตัวนวัตกรรมใหม่ ช่วยลดแบตมือถือ และ EV ลุกไหม้

ไฟไหม้แบตเตอรี่ ต้นตอสำคัญที่ทำให้เกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะกลุ่มที่ติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไว้ภายในจนอาจนำไปสู่เหตุไฟไหม้ นี่เป็นเหตุผลให้บริษัทเทคโนโลยีหลายแห่งต่างมองหาทางรับมือ เพื่อป้องกันเหตุร้ายที่อาจจะเกิดขึ้นเมื่อระบบนิเวศ EV ขยายตัว

 

          จนเป็นเหตุผลให้ LG มีการคิดค้นวัสดุชนิดใหม่ที่บางเฉียบแต่สามารถยับยั้งและป้องกันไฟไหม้แบตเตอรี่ได้

 

 

วัสดุป้องกันไฟไหม้ระดับไมโครเมตร

 

          ผลงานนี้เป็นของ LG Chemical บริษัทเคมีภัณฑ์ที่ใหญ่ที่สุดของเกาหลีใต้ กับการคิดค้น Safety Reinforced Layer (SRL) วัสดุชนิดใหม่ที่ได้รับการออกแบบให้ยับยั้งเหตุไฟไหม้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยเฉพาะ แม้วัสดุจะถูกออกแบบให้บางเฉียบกว่าเส้นผม 100 เท่าก็ตาม

 

          จุดเด่นของ SRL คือ คุณสมบัติคล้ายฟิวส์อัจฉริยะ ภายใต้สถานการณ์ที่มีอุณหภูมิปกติวัสดุนี้จะมีคุณสมบัตินำไฟฟ้าดีเยี่ยม สามารถจ่ายกระแสไฟให้ไหลเข้าสู่ทุกส่วนของอุปกรณ์อย่างอิสระ แต่เมื่ออุณหภูมิแบตเตอรี่สูงเกินกว่าที่กำหนด วัสดุจะเริ่มเปลี่ยนคุณสมบัติให้มีความต้านทานไฟฟ้า

 

          เมื่ออุณหภูมิแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพิ่มสูงกว่า 90 องศาเซลเซียสเป็นต้นไป ความร้อนจะส่งผลให้ SRL เปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลเข้าสู่การเป็นฉนวนไฟฟ้ามากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อป้องกันไม่ไห้เกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร วัสดุจะมีค่าต้านทานไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 5,000 โอห์ม/องศาเซลเซียส โดยสามารถเพิ่มขึ้นได้สูงสุดถึง 1,000 เท่า

 

          ในขั้นตอนทดสอบการใช้งานพบว่าแบตเตอรี่ที่ติดตั้ง SRL มีอัตราการติดไฟน้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปมาก ทั้งการทดสอบร่วมกับแบตเตอรี่ที่เจาะรูและได้รับแรงกระแทกรุนแรง พบว่าแบตเตอรี่ที่มี SRL มีโอกาสลุกติดไฟน้อยกว่า และมักเกิดเป็นเพียงไฟกองเล็กที่สามารถดับได้ง่าย แตกต่างจากไฟไหม้แบตเตอรี่ตามปกติโดยสิ้นเชิง

 

          โดยการทดสอบวัสดุนี้ร่วมกับแบตเตอรี่ขนาด 3.4 แอแปร์ชั่วโมงพบว่า โอกาสระเบิดลดลงถึง 53% เลยทีเดียว

 

 

สู่วัสดุป้องกันอันตรายจากแบตเตอรี่ครบวงจร

 

          ตามปกติเหตุไฟไหม้แบตเตอรี่มักเกิดขึ้นจากแคโทดและแอโนดภายในแบตเตอรี่สัมผัสกันโดยตรง นำไปสู่เหตุลัดวงจรของกระแสไฟฟ้าจนทำให้ความร้อนพุ่งสูงอย่างรวดเร็ว โดยอุณหภูมิอาจพุ่งถึงหลักพันองศาเซลเซียสในไม่กี่วินาที ส่งผลให้เกิดไฟไหม้แบตเตอรี่จนกลายเป็นความเสียหายขนาดใหญ่

 

          ด้วยเหตุนี้ SRL จึงถือเป็นตัวแปรสำคัญในการช่วยยับยั้งเหตุการณ์เหล่านั้น ด้วยการเปลี่ยนคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ จะช่วยยับยั้งการลัดวงจรของกระแสไฟฟ้าที่เป็นตัวสะสมความร้อนโดยอัตโนมัติ ช่วยประวิงเวลาและความรุนแรงของไฟไหม้ที่เกิดขึ้นจึงระงับเหตุได้ง่ายกว่า ลดความเสียต่อชีวิต ทรัพย์สิน ไปจนตัวอุปกรณ์เอง

 

          จุดเด่นถัดมาคือ SRL จะมีคุณสมบัติเป็นฉนวนเมื่อได้รับความร้อนสูงเท่านั้น แต่โดยทั่วไปวัสดุนี้จะมีคุณสมบัตินำไฟฟ้า ทำให้เมื่อติดตั้งลงบนแบตเตอรี่จะไม่เข้าไปกีดขวางการทำงาน ในช่วงเวลาปกติจึงไม่รบกวนการทำงาน หรือทำให้การตอบสนองและความจุแบตเตอรี่เดิมลดลง แตกต่างจากวัสดุอื่นที่อาจส่งผลกระทบต่อระบบการทำงาน

 

          ตัววัสดุถูกออกแบบให้มีความบางเป็นพิเศษอยู่ที่ 1 ไมโครเมตร ซึ่งบางกว่าเส้นผมถึง 100 เท่า จึงสามารถนำ SRL ไปมาติดตั้งระหว่างช่องว่างแบตเตอรี่แต่ละก้อนหรือแม้แต่ภายในแบตเตอรี่ได้โดยไม่มีปัญหา และแทบไม่รบกวนโครงสร้างดั้งเดิมของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเลย

 

          ความบางนี้เองยังช่วยให้วัสดุนี้นำไปติดตั้งกับอุปกรณ์ได้หลากหลาย ตั้งแต่รถยนต์ไฟฟ้าที่มักเกิดเหตุไฟไหม้จนเสียหายเป็นวงกว้าง สมาร์ทโฟนที่เราพกติดตัวอยู่ทุกวัน หรืออุปกรณ์อื่นที่มีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอยู่ทั่วไป ช่วยป้องกันเหตุไฟไหม้และระเบิดที่อาจจะเกิดขึ้นได้ในอุปกรณ์เกือบทุกชนิด

 

          นี่จึงเป็นเหตุผลให้ SRL อาจเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับรับมือเหตุไฟไหม้แบตเตอรี่เลยทีเดียว

 

 

 

          ปัจจุบันการใช้งานวัสดุ SRL นี้เริ่มใกล้ความจริงมากขึ้น แม้ไม่มีการเปิดเผยต้นทุนการผลิตแต่ทางทีมวิจัยระบุว่า วัสดุนี้รองรับการผลิตจำนวนมากสามารถผลิตได้มากถึง 5 กิโลเมตร/วัน อีกทั้งยังผ่านการทดสอบรับรองความปลอดภัยสำหรับใช้งานร่วมกับสมาร์ทโฟนเสร็จสิ้น และกำลังเข้าสู่ขั้นตอนทดสอบใช้งานกับรถยนต์ไฟฟ้าต่อไป

 

          นั่นทำให้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านี่อาจเป็นวัสดุที่มีการติดตั้งให้ใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ทุกชนิดของ LG ก็เป็นได้

 

 

 

          ที่มา

 

          https://www.kedglobal.com/batteries/newsView/ked202410010002

 

          https://interestingengineering.com/energy/lg-ev-battery-new-srl-technology