Las interfaces de retardantes de llama regulan la producción peligrosa de gas durante el sobrecalentamiento de la batería, reduciendo los riesgos de explosión. Crédito: Ying Zhang
Los investigadores han diseñado un prototipo de trabajo de una batería de metal de litio equipada con un extintor incorporado, que se activa si la batería se sobrecalienta.
Las baterías de metal de litio están actualmente en uso limitado, pero tienen un gran potencial porque pueden almacenar diez veces más energía que las baterías de iones de litio. Entregan una alta densidad de energía, lo que significa que pueden almacenar grandes cantidades de energía en relación con su tamaño. Esto los hace ideales para vehículos eléctricos, productos electrónicos portátiles y muchos otros dispositivos hambrientos de energía.
Riesgo de incendios y explosiones
Sin embargo, hay un problema. Estos tipos de baterías utilizan ánodos de metal de litio livianos y cátodos de óxido ricos en níquel de alto voltaje, una configuración que puede producir gases inflamables. Si estos gases se acumulan en una batería, pueden causar incendios o explosiones.
Para abordar esto, Ying Zhang y sus colegas del Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China, incorporaron un polímero retardante de llama en el cátodo de su prototipo de batería de metal de litio.
Publicado En Actas de la Academia Nacional de Ciencias, los investigadores expusieron la batería prototipo y una batería de metal de litio estándar para aumentar gradualmente las temperaturas, comenzando a 50 ° C. Cuando las temperaturas excedieron los 100 ° C, ambas baterías comenzaron a sobrecalentar.
Evolución de mapas químicos para cátodos de FRI@NCM811 durante el análisis TOF-SIMS. El video ilustra la evolución del mapa químico de los cátodos FRI@NCM811 observados en una prueba de espectrometría de masas de iones secundaria de tiempo de vuelo (TOF-SIMS). La velocidad de reproducción se ha acelerado 20 veces para mayor claridad y visualización. Crédito: Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2025). Doi: 10.1073/pnas.2501549122
Sin embargo, en el prototipo, el polímero especial comenzó a descomponerse y liberar productos químicos (radicales inhibidores de la llama) que actuaron como mini extintores de incendios. Específicamente, suprimieron las reacciones reductivas en el ánodo que son responsables de generar gases inflamables.
Cuando las temperaturas aumentaron más de 120 ° C, la batería estándar se sobrecalentó a 1,000 ° C en 13 minutos y estalló en llamas. Mientras tanto, en las mismas condiciones experimentales, el prototipo con el polímero de retardante de llama alcanzó una temperatura máxima de 220 ° C y no se incendió o explotó.
“Esta estrategia de gestión de gas inteligente mejora tanto la seguridad térmica como la estabilidad electroquímica, ofreciendo una vía transformadora a las baterías de metal Li seguras de fuego para aplicaciones avanzadas de almacenamiento de energía”, explicaron los investigadores en su artículo.
Las interfaces de retardantes de llama regulan la producción peligrosa de gas durante el sobrecalentamiento de la batería, reduciendo los riesgos de explosión. Crédito: Ying Zhang
Baterías más seguras
Si esta tecnología de supresión de fuego es exitosa a gran escala, podría cambiar el juego de baterías más seguras en todo, desde productos electrónicos portátiles y dispositivos médicos hasta almacenamiento de red y vehículos eléctricos. Al reducir el riesgo de incendios, este avance también podría alentar a más personas a cambiar sus autos que consumen gas por los eléctricos, ya que las preocupaciones de seguridad son una razón por la cual algunas personas siguen dudas.
Además, con algunas modificaciones, el material retardante de llama se puede incorporar a las baterías utilizando métodos de producción de baterías existentes, lo que podría ayudar a acelerar su despliegue y aceptación.
Escrito para usted por nuestro autor Paul Arnoldeditado por Gaby Clarky verificado y revisado por Andrew Zinin—Este artículo es el resultado de un trabajo humano cuidadoso. Confiamos en lectores como usted para mantener vivo el periodismo científico independiente. Si este informe le importa, considere un donación (especialmente mensual). Obtendrá una cuenta sin anuncios como agradecimiento.
Más información: Jun-Chen Guo et al, una batería de metal Li segura de fuego a través de Smart Gas Management, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2025). Doi: 10.1073/pnas.2501549122
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Cita: los extintores incorporados pueden evitar incendios y explosiones de baterías (2025, 15 de julio) Recuperado el 15 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-Built-extinguishers-Battery-explosions.html
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