Ingenieros crean un extinguidor de fuego en miniatura dentro de baterías

A raíz del explosivo escándalo de los teléfonos de Samsung Galaxy Note 7, ingenieros están investigando formas de mitigar la acumulación de calor en las baterías de los teléfonos inteligentes. Uno de los enfoques más recientes, detallado por un equipo de científicos de la Universidad de Stanford la semana pasada, utiliza lo que equivale a un extintor interno para apagar las chispas antes de que se conviertan en llamas.

En un artículo publicado en la revista Science Advances, los autores describen una cáscara de polímero dentro de la batería que contiene fosfato de trifenilo (TPP). Los compuestos que podrían producir combustión están protegidos de los electrolitos de la batería, que son el medio químico que facilita el flujo de electrones entre los polos negativo y positivo, a menos que la batería alcance un cierto umbral de temperatura.

RelacionadoIngenieros descubren la verdadera causa de las explosiones del Galaxy Note 7


Una vez que el calor comienza a acumularse, el polímero se pone a trabajar. La cáscara se funde y libera el retardante directamente en el electrolito, neutralizando los compuestos antes de que se produzca un incendio. El fuego es controlado en un abrir y cerrar de ojos: las pruebas demostraron que las llamas en el electrolito se extinguieron completamente en 0,4 segundos.

“Aunque las densidades de energía de las baterías continúan aumentando, los problemas de seguridad siguen siendo un gran contratiempo, lo que dificulta significativamente sus aplicaciones prácticas”, escribieron los investigadores. “En el caso de cortocircuitos internos o externos, las reacciones exotérmicas indeseables pueden conducir a un rápido aumento de la temperatura interna ya la desconexión térmica. Los electrolitos líquidos inflamables se encenderían, eventualmente conduciendo al fuego y a la explosión de la batería. ”

Los científicos señalan que a diferencia de otras soluciones, la capa exterior no impide el rendimiento de la batería porque evita que los retardadores se mezclen con los electrolitos. Además, explicaron que el punto de fusión específico del polímero, que es alrededor de 320 grados, ayuda a liberar el retardador más rápido en el proceso de combustión de lo que lo harían otros materiales.

La investigación tiene amplias implicaciones para los teléfonos inteligentes. La mayoría utilizan células de iones de litio, y el tipo de baterías que se encuentra en algunos teléfonos están muy apretadas. Como resultado, el separador inflamable entre el ánodo de la batería y el cátodo, que son los dos elementos entre los que circula la corriente, es increíblemente delgado y por lo tanto propenso a daños. Una vez que se perfora el separador se pueden producen serios problemas, típicamente en la forma de un cortocircuito. Una cantidad excesiva de calor hierve el electrolito de la batería, rompe su envoltura celular y provoca una explosión o un incendio.

El Galaxy Note 7 de Samsung es el incidente de mayor perfil en los últimos años, pero no es el único. En el 2006, Dell y HP se vieron obligados a retirar  millones de baterías después de que surgieran informes de sobrecalentamiento en algunos de sus productos. Más recientemente en el 2014, el fabricante de automóviles Tesla rediseñó sus coches para proteger mejor las baterías alojadas en su interior.

Por su parte, los fabricantes de teléfonos inteligentes también han implementado sus propios mecanismos de reducción de calor, en un esfuerzo para prevenir incendios de baterías y restaurar la confianza del consumidor.