リーをトリガーする

ジョンソン宇宙センター、テキサス州ヒューストン

NASA ジョンソン宇宙センターの革新者らは、従来の方法のように電池の壁に穴を開けることなく、リチウムイオン電池セルを熱暴走 (TR) に導くことができる高出力赤外線 (IR) レーザーを開発しました。 バッテリーセル内に TR を導入すると、エンジニアは発火や爆発の可能性がある過熱したバッテリーの安全性能をテストし、向上させることができます。 この方法の主な利点は、レーザーによって伝達される熱エネルギーをバッテリーセル上の正確なターゲットスポットに集中させ、隣接するセルへの熱バイアスを最小限に抑えることができることです。

この技術は、光ファイバーケーブルに接続された 120 ワットの IR レーザーに基づいており、レーザーの出力から一連の集束光学系に配線され、テストスタンドに取り付けられたバッテリーセルにエネルギーを送ります。 作動すると、レーザーからの熱が金属ハウジングに浸透し、セルの内部が加熱されます。

特定の温度では、セルの最初の数層のセパレータが溶けて、アノードとカソードが接触し、内部短絡が開始されます。 その後、内部短絡がバッテリー全体に広がり、最終的には熱暴走を引き起こします。

熱暴走を引き起こすために使用されるレーザーの波長が低いほど、より多くの熱エネルギーがセルに吸収され、より迅速な結果が得られます。 光ファイバーケーブルを一連の光学系に終端して特定のターゲットにレーザーの焦点を合わせるか、光ファイバーケーブルを剥がしてターゲットの隣に置き、隔離された場所を加熱することができます。 この方法は、リチウムイオンパウチセル、リチウムイオン円筒形セル、リチウムイオン大型セルなど、さまざまなセルにも使用できます。

このレーザー法では、テスト対象のセル設計の内部変更を必要とせず、短絡を引き起こすためにパッチを加熱する必要もありません。 レーザー放射によるリチウムイオンセルのトリガーは、ユーザーが行うことができる外部表面処理のみを必要とする市販のバッテリーセル設計でも機能します。 この技術には、安全マージンの決定に高度な厳密性が必要とされる人が乗る車両輸送用途 (自動車、航空機、船舶、宇宙船) など、いくつかの潜在的な用途があります。

NASA は、この技術を商業化するライセンシーを積極的に探しています。 NASA のライセンス コンシェルジュにご連絡ください。この電子メール アドレスはスパムボットから保護されています。 閲覧するにはJavaScriptを有効にする必要があります。 または、202-358-7432 に電話して、ライセンスに関する話し合いを開始してください。 詳細については、ここを参照してください。

この記事は、Tech Briefs Magazine の 2022 年 11 月号に初めて掲載されました。

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