Li auslösen

Johnson Space Center, Houston, TX

Innovatoren am Johnson Space Center der NASA haben einen leistungsstarken Infrarotlaser (IR) entwickelt, der Li-Ionen-Batteriezellen zum thermischen Durchgehen (TR) auslösen kann, ohne wie bei früheren Methoden die Wand der Batterie zu perforieren. Durch das Induzieren von TR in einer Batteriezelle können Ingenieure die Sicherheitsleistung überhitzter Batterien testen und verbessern, die möglicherweise Feuer fangen oder explodieren können. Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass die vom Laser abgegebene Wärmeenergie genau an der Zielstelle auf der Batteriezelle lokalisiert werden kann, wodurch die thermische Vorspannung benachbarter Zellen minimiert wird.

Diese Technologie basiert auf einem 120-Watt-IR-Laser, der an ein Glasfaserkabel gekoppelt ist, das vom Ausgang des Lasers zu einer Reihe von Fokussierungsoptiken geführt wird, die Energie auf eine an einem Prüfstand montierte Batteriezelle leiten. Bei Aktivierung dringt die Wärme des Lasers in das Metallgehäuse ein und erwärmt das Innere der Zelle.

Bei einer bestimmten Temperatur schmilzt der Separator in den ersten Schichten der Zelle, sodass Anode und Kathode Kontakt herstellen und einen internen Kurzschluss auslösen. Der interne Kurzschluss breitet sich dann in der gesamten Batterie aus und verursacht schließlich ein thermisches Durchgehen.

Je niedriger die Wellenlänge des Lasers ist, der zur Erzeugung des thermischen Durchgehens verwendet wird, desto mehr Wärmeenergie wird in der Zelle absorbiert, was zu einem schnelleren Ergebnis führt. Das Glasfaserkabel kann in einer Reihe von Optiken enden, um den Laser auf ein bestimmtes Ziel zu fokussieren, oder das Glasfaserkabel kann abisoliert und neben dem Ziel platziert werden, um einen isolierten Ort zu erwärmen. Diese Methode kann auch auf eine Vielzahl von Zellen angewendet werden, darunter Li-Ionen-Pouchzellen, Li-Ionen-Zylinderzellen und Li-Ionen-Großformatzellen.

Diese Lasermethode erfordert keine interne Änderung des Zelldesigns des Testobjekts und erfordert auch keine Patch-Erwärmung, um einen Kurzschluss auszulösen. Die Triggerung von Li-Ionen-Zellen mit Laserstrahlung könnte bei jedem kommerziellen Batteriezellendesign funktionieren, wobei lediglich eine äußere Oberflächenbehandlung erforderlich ist, die vom Benutzer durchgeführt werden kann. Die Technologie verfügt über mehrere potenzielle Anwendungen, darunter Anwendungen für den Transport von Menschenfahrzeugen, die ein hohes Maß an Genauigkeit bei der Bestimmung der Sicherheitsmargen erfordern (Automobil, Flugzeuge, Seeschiffe, Raumfahrzeuge).

Die NASA sucht aktiv nach Lizenznehmern für die Kommerzialisierung dieser Technologie. Bitte wenden Sie sich an den Licensing Concierge der NASA unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt. Um es anzuzeigen, muss JavaScript aktiviert sein. oder rufen Sie unter 202-358-7432 an, um Lizenzgespräche zu beginnen. Weitere Informationen finden Sie hier.

Dieser Artikel erschien erstmals in der Novemberausgabe 2022 des Tech Briefs Magazine.

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