スタンフォード大学の研究者らは、標準的なリチウムイオン電池に消火材を組み込む方法を開発したと発表した。
科学誌「サイエンス・アドバンス」に掲載される論文を執筆した9人の研究者らは、マイクロファイバー製のシェルの裏に難燃性のトリフェニルホスフェート（TPP）を詰めたバッテリーパックを作ることで、リチウムイオン（li‑ion）バッテリーセルの発火につながる暴走化学反応を止める方法を生み出すことができると述べている。
この研究では、TPPをリチウムイオン電解液に混合すると、バッテリーパックの燃焼を引き起こす反応を抑制できることが分かりました。これにより、バッテリーのサイズや重量を大幅に増加させることなく、比較的少量のTPP材料を車載用消火剤として使用できる可能性があります。ただし、TPPはバッテリーの性能を低下させるため、バッテリーセル自体に直接組み込むことは現実的ではありません。
むしろ、科学者たちは、通常の動作中に TPP を実際のリチウムイオン部品から分離しながら、TPP をバッテリー セル内に封じ込める方法を開発する必要がありました。
これを実現するために、TPPはバッテリーに組み込まれ、ポリフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン（PVDF-HFP）製の電界紡糸シェルによってリチウムイオンセルから分離されています。PVDF-HFPは、日常使用時にはTPPとバッテリーセル間のバリアとして機能しますが、リチウムイオンセルが過熱し始めると溶解するほど敏感です。
シェルが溶けると、TPP がバッテリーセル内に放出され、化学反応が抑制され、火災の可能性が低くなります。
TPP材料は高温でのみ放出され、パックに吸収されます。
このようなシステムをスマートフォンのバッテリーパックに組み込むことで、リチウムイオンバッテリーパックのケースが損傷した際に発火するのを防ぐことができます。昨年、サムスンギャラクシーノート7のリコールと機内持ち込み禁止につながったような壊滅的な故障を防ぐのに役立つでしょう。
研究者らは、TPP 反応から生じる煙は他の難燃性素材よりも効率的であるだけでなく、毒性も低いと指摘した。
「このタイプのスマートセパレーターは、熱暴走の安全性の問題に直面する可能性のある他の高エネルギー貯蔵装置にも使用できると予想される」と研究者らは書いている。
論文全文は、Science Advances ® の 1 月 13 日号 (第 3 巻、第 1 号) に掲載されました。
