Smartphonebrandjes doven met sprinklers in je broekzak

Broekzakbranden veroorzaakt door vlamvattende mobieltjes behoren straks wellicht tot het verleden nu wetenschappers een sprinklerinstallatie hebben ontwikkeld voor accu's. Het idee: zodra een accu oververhit raakt, smelten kleine buisjes waarin brandvertrager zit opgeborgen, waardoor het vuur gesmoord wordt voor het schade kan aanrichten.

Onderzoekers de Stanford University hebben een separator ontwikkeld met brandvertragend materiaal. Dat moet dit soort foto's in de toekomst gaan voorkomen.

Zo'n minuscule sprinklerinstallatie kan een uitkomst zijn voor fabrikanten van smartphones, die steeds meer energie in hun accu's proberen te persen, zodat hun apparaten langer op een lading blijven werken. Dat ze daarbij op technische limieten zijn gestuit, ondervond vorig jaar Samsung, wiens gloednieuwe pronkstuk Galaxy Note 7 enkele keren spontaan in brand vloog. De problemen met de accu bleken zo groot dat het concern zich gedwongen zag de verkoop te staken en alle apparaten terug te nemen.

Microscopisch kleine polymeerbuisjes

Het probleem schuilt in lithium-polymeer accu's, de platte accu's die in mobiele telefoons en andere draagbare elektronica worden gebruikt. Deze kunnen veel energie opslaan, maar zijn gevoelig voor brand. Dat komt door de elektrolyt dat erin zit. Deze stof laat positieve lithiumionen makkelijk van de ene elektrode naar de andere bewegen, zodat ze een elektrisch stroompje op gang brengen. Elektrolyt is zeer brandbaar. Als in de accu kortsluiting ontstaat, bijvoorbeeld door een val of een verkeerde laadprocedure, komt in korte tijd veel warmte vrij, en kan het elektrolyt in brand vliegen. Hierdoor kan de accu exploderen.

Niet alleen smartphonemakers hebben er last van, ook vliegtuigfabrikant Boeing moest in 2013 zijn nieuwe Dreamliner maanden aan de grond houden nadat enkele keren spontaan brand was uitgebroken aan boord. In het verleden zijn vermoedelijk zelfs enkele vrachtvliegtuigen neergestort na brand in de lading lithiumaccu's.

Door kortsluiting in de accus ontstaat er in korte tijd veel warmte, waardoor het electrolyt in de brand kan vliegen.

Om te voorkomen dat de elektroden in de batterij elkaar raken, leggen accuproducenten er een dun laagje polymeer tussen. Deze zogenoemde separator bestaat uit hetzelfde spul waar colaflessen van zijn gemaakt, maar dan veel dunner. Door verhitting is het poreus gemaakt, zodat ionen zich er doorheen kunnen bewegen. Het dunner maken van de separator is een belangrijke manier om de hoeveelheid energie die per volume-eenheid te vergroten.

Onderzoekers van de universiteit van Stanford hebben nu een separator gemaakt die bestaat uit microscopisch kleine polymeerbuisjes, waarin een brandvertragend materiaal zit opgeborgen. Raakt de accu oververhit, dan smelten de buisjes en stroomt de brandvertrager de accu in en wordt het vuur gedoofd, aldus hun studie die vrijdag in Science Advances verscheen.

'Elegante oplossing'

'Een interessant en innovatief idee', zegt hoogleraar nanomaterialen Petra de Jongh van de universiteit Utrecht. 'Voor zover ik kan zien is dit nog niet eerder bedacht.' De Jongh, die onder meer werkt aan een elektrolyt in veilige vaste vorm, onderschrijft dat brandvertragers die nu in het elektrolyt zijn opgelost de werking van een batterij kunnen remmen. 'Het is heel elegant om dit te verhelpen door de brandvertrager op te slaan in holle buisjes' zegt De Jongh. 'De brandvertragende werking van hun buisjes is overtuigend.'

De grote vraag is volgens de hoogleraar of het idee in echte batterijen toepasbaar is. 'Want aan een separator worden nog meer eisen gesteld', zegt ze. Zo moet deze sterk, goedkoop en in grote hoeveelheden te fabriceren zijn. 'De onderzoekers maken voor hun separator gebruik van elektrospin en grote hoeveelheden organische oplosmiddelen. Voor opschalen van de productie moet een andere methode gevonden worden.'

De onderzoekers uiten zelf twijfels of het ze zal lukken de poriën in hun separator van de juiste grootte te krijgen om de groei tegen te gaan van dendrieten, piepkleine draadjes lithium die na verloop van tijd in de accu kunnen groeien en kortsluiting kunnen veroorzaken.

'Maar ze hebben een proof of concept laten zien', zegt De Jongh. 'Het werkt in het lab en nu is het zaak te kijken of er oplossingen gevonden kunnen worden voor dit soort praktische problemen.'

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 de Persgroep Nederland B.V. - alle rechten voorbehouden