I sensori di rilevamento della fotoionizzazione (PID) sono in grado di rilevare potenziali problemi prima che si verifichino nella produzione e nell’uso di batterie agli ioni di litio (Li-ion) e nell’enorme varietà di dispositivi che utilizzano batterie ricaricabili.
L’utilizzo sicuro delle batterie agli ioni di litio è una preoccupazione fondamentale per gli sviluppatori di apparecchiature quali veicoli elettrici, biciclette elettriche, telefoni cellulari e laptop. I rischi posti dalle batterie agli ioni di litio sono stati evidenziati da una serie di incidenti di alto profilo. Nel 2006 e nel 2007, ad esempio, milioni di computer portatili e telefoni cellulari sono stati ritirati dal mercato a causa di timori per la sicurezza legati alle batterie agli ioni di litio e nel 2013 un Boeing 787 è stato bloccato a terra a causa di problemi elettrici con la batteria agli ioni di litio nell’attrezzatura ausiliaria dell’aereo. alimentatore.
È noto che nel 2016 circa 2,5 milioni di telefoni cellulari hanno dovuto essere ritirati dal mercato dopo denunce di surriscaldamento ed esplosione delle batterie. Indagini approfondite hanno rivelato materiale isolante insufficiente all’interno delle batterie e un design che non forniva spazio sufficiente per ospitare in sicurezza gli elettrodi delle batterie, con conseguente fuga termica, che si verifica quando le temperature vengono aumentate a causa di guasti termici o meccanici, cortocircuiti o abuso elettrico. Notizie più recenti indicano che nel 2023 a Londra si è registrato un aumento del 60% degli incendi di biciclette elettriche rispetto al 2022, e questo numero continuerà ad aumentare. A causa della portata di questo problema e della pubblicità globale che ne consegue, sta crescendo la domanda di tecnologie di rilevamento in grado di rilevare batterie agli ioni di litio difettose, sia durante la produzione che durante il funzionamento.
I principali rischi per la sicurezza associati al guasto delle batterie agli ioni di litio sono l’accensione della cella della batteria e/o le emissioni di gas tossici. Questi gas includono composti organici volatili (COV), il che significa che è possibile utilizzare sensori COV sensibili per controllare le condizioni di queste batterie, sia all’interno di rilevatori portatili che in apparecchiature di monitoraggio di processi/impianti.
L’anodo nelle batterie ricaricabili agli ioni di litio è generalmente in grafite, il catodo è un ossido metallico e l’elettrolita è solitamente un sale di litio in un solvente organico (infiammabile). Questo elettrolita include composti come l’etilmetilcarbonato (EMC), che è noto per essere tra i gas emessi da una batteria agli ioni di litio difettosa. Convenientemente, la EMC può essere rilevata dal PID di ION Science, quindi gli sviluppatori di sistemi e apparecchiature di monitoraggio sono in grado di progettare tecnologie che utilizzano i sensori MiniPID di ION.
I fattori di risposta per i COV comunemente utilizzati negli elettroliti delle batterie agli ioni di litio sono presentati nella Tabella 1: Valutazione delle sostanze chimiche utilizzate nelle batterie agli ioni di litio.
Grazie alla loro specificità, i sensori PID sono la tecnologia più comunemente utilizzata per il rilevamento di COV e la gamma MiniPID di ION include il sensore PID più sensibile al mondo, che lo rende ideale per il rilevamento di tracce di perdite da batterie agli ioni di litio difettose.
Riassumendo, Peter Morris di ION Science afferma: “I potenziali clienti per i nostri sensori PID nelle applicazioni con batterie agli ioni di litio includono gli sviluppatori di strumenti portatili, nonché i progettisti di sistemi di monitoraggio per i processi di produzione di batterie, nonché nella produzione di Veicoli elettrici, biciclette elettriche, laptop, tablet, telefoni e molti altri.
(parole: ION Science)
Riferimenti:
Nedjalkov, A.et Al. Emissioni di gas tossici da batterie agli ioni di litio danneggiate: soluzione di analisi e miglioramento della sicurezza. Batterie 2016, 25. https://doi.org/10.3390/batteries2010005
https://news.samsung.com/global/infographic-galaxy-note7-what-we-discovered
https://simpleflying.com/boeing-787-battery-issues/