Lithiumbatterijen hebben de mensheid een enorme sprong voorwaarts gebracht. Smartphones, drones met meerdere rotors, elektrische voertuigen voor lange afstanden, e-bikes, laptops voor alle weersomstandigheden, elektrische eenwielers en skateboards – we hebben allemaal te danken aan lithiumbatterijen, maar lithiumbatterijen met een hoge dichtheid bevatten enorme hoeveelheden energie en kunnen enorme schade aanrichten wanneer thermische overstroming optreedt. Daarom bouwden de onderzoekers zelf brandblusmogelijkheden in de batterijen.

Het is minder waarschijnlijk dat er sprake is van thermische overstroming en ontlading bij lithiumbatterijen, vooral als ze volgens strikte normen zijn vervaardigd en goed worden onderhouden. Maar nu we zoveel lithiumbatterijen in onze huizen, bedrijven, garages, rugzakken en voertuigen hebben, en zoveel goedkope, ondermaatse batterijen, zijn lithiumbatterijbranden een feit geworden. Alleen al in 2022 waren er meer dan 200 lithiumbatterijbranden in New York City. Als er brand uitbreekt, wil je er absoluut niet bij zijn.

Wanneer een lithiumbatterij met een kleine capaciteit ontbrandt, is de explosie krachtig genoeg om de ramen van de kamer weg te blazen. Het kunnen vlammenwerpers worden die gesmolten metaal spuiten, nabijgelegen gebouwen en voertuigen in brand steken en moeilijk te doven zijn zodra er sprake is van thermische overstroming. Maar onderzoekers van Clemson University en Hunan University zeggen dat ze een doorbraak hebben bereikt in een oplossing.

Het onderzoeksteam creëerde een nieuw type oplaadbare lithiumbatterij door de typische, licht ontvlambare elektrolytvloeistof te vervangen door iets dat doorgaans in brandblussers wordt aangetroffen. Niet alleen dat, maar in plaats van gewone ontvlambare organische oplosmiddelen als accu-elektrolyt te gebruiken, gebruikten ze een aangepaste versie van 3M's Novec 7300 niet-ontvlambare thermische vloeistof.

"De elektrolyt zorgt ervoor dat ladingdragende lithiumionen door de scheider tussen de positieve en negatieve elektroden van een lithium-ionbatterij kunnen passeren", schreef een van de onderzoekers in een artikel voor The Conversation. "Door een goedkoop commercieel koelmiddel aan te passen zodat het als batterij-elektrolyt kan functioneren, hebben we een batterij kunnen maken die zijn eigen brand kan doven."

Zelfdovende elektrolyten presteren goed in zowel lithium- als kalium-ionbatterijen en zullen niet vlam vatten, zelfs niet als een spijker de batterij binnendringt. De brandblusseroplossing presteert ook goed als elektrolyt, functioneert goed in het bereik van -75 tot 80 °C (-100 tot 175 °F), kan aanzienlijk beter omgaan met extreme hitte en kou dan traditionele elektrolyten, en behoudt in sommige gevallen de batterijcapaciteit gedurende een aanzienlijk groter aantal laadcycli.

Het lijkt ook gemakkelijk schaalbaar te zijn op commerciële schaal. "Omdat onze alternatieve elektrolyt vergelijkbare fysieke eigenschappen heeft als de momenteel gebruikte elektrolyten, kan het gemakkelijk worden geïntegreerd met de huidige batterijproductielijnen. Als de industrie dit accepteert, verwachten we dat bedrijven bestaande lithium-ionbatterijapparatuur kunnen gebruiken om niet-brandbare batterijen te produceren", schreven de onderzoekers.