Jak mohou nové technologie učinit baterie bezpečnějšími

Baterie mobilních telefonů se neustále vznítí, ale výzkumníci pracují na nalezení řešení.

Smartphone Samsung Galaxy A21 byl nejnovější dělat novinky za to, že vzplanul a donutil letadlo přistát. Při nehodě na mezinárodním letišti Seattle-Tacoma nebyl nikdo vážně zraněn, ale podle expertů nebezpečí plynoucí z baterií gadgetů roste.

„Lithium-iontové baterie se stávají všudypřítomnými v každodenním životě v řadě aplikací v různých měřítcích. od malých elektronických zařízení přes elektrická vozidla až po velké síťové úložiště,“ Gavin Harper, výzkumník baterií na University of Birmingham, řekl Lifewire v e-mailovém rozhovoru. "Jakákoli technologie, která uchovává obrovské množství energie v hustém médiu, bude mít problémy s vnitřní bezpečností, pokud se tato energie uvolňuje nekontrolovatelně."

Baterie v letadle

Jak ukázala nedávná událost v Seattlu, navzdory desetiletím úsilí o zvýšení bezpečnosti mohou baterie stále hořet.

Část problému je, že nehody baterie jsou hra s čísly. Podle analytiků z GSMA, 5,27 miliardy lidí na světě má mobilní zařízení. Toho, asi 97 % Američanů vlastní mobilní telefon, podle Pew Research Center.

Pokud dojde ke zkratu lithium-iontové baterie, k čemuž může dojít při proražení článku autobaterie nebo vystavení teplu, může to způsobit explozi ohnivé koule, která se zažehne na 1300 stupňů F během milisekund. Takový jev je téměř nemožné přežít, Jack Kavanaugh, Generální ředitel společnosti zabývající se technologií baterií Nanotech Energy, vysvětlil Lifewire v e-mailovém rozhovoru.

Výrobci v elektronickém průmyslu již dlouho vědí o potenciálních rizicích hořlavých směsí v lithium-iontových bateriích, tvrdí Kavanaugh. Přesto řekl, že incidenty s lithium-iontovými bateriemi ve spotřebitelských přístrojích zůstávají z velké části nehlášené. V únoru 2018 Informovala o tom americká komise pro bezpečnost spotřebního zboží více než 25 000 případů přehřátí a požáru baterií, které se týkaly více než 400 typů spotřebního zboží během pěti let.

A od roku 2012 do roku 2017 hlásilo to 49 stažení baterií s vysokou energetickou hustotou z více než 4 milionů zařízení, včetně mobilních telefonů, skútrů, elektrického nářadí a notebooků.

Hašení plamenů

"Každý chce zařízení, které vydrží celý den na nabití," Micah Peterson, viceprezident společnosti Trh s bateriemi, řekl Lifewire v e-mailovém rozhovoru.

Dodal, že lithium-iontové baterie se staly standardem pro všechna naše zařízení kvůli jejich bezkonkurenční hustotě výkonu.

„Žádná jiná technologie baterií se ani neblíží tomu, aby nabídla stejné množství energie v malém provedení, ale něco stojí,“ řekl Peterson. "Lithium-iontové baterie mohou být extrémně výbušné, a protože obsahují všechna paliva a oxidační činidla potřebná k udržení ohně i ve vakuu, může být velmi obtížné je uhasit."

Výrobci minimalizovali výbuchy a požáry pomocí vestavěných obvodů, které monitorují stav baterie a teplotu, řekl Peterson. Tento obvod se nazývá Battery Management System nebo BMS a je v každém zařízení, které obsahuje lithiovou baterii.

"BMS nemůže ve všech případech zachránit baterii před výbuchem," řekl Peterson. "Před několika lety dobře propagovaný problém s telefony Samsung Galaxy Note 7 byl příkladem špatných konstrukčních tolerancí a špatné kontroly kvality, které způsobovaly požáry, i když BMS dělal svou práci."

Jedním z řešení bezpečnosti baterií je použití bezpečnějších chemických látek, navrhl Peterson. Dodal, že lithium-železofosfátové (LFP) baterie jsou příkladem levné chemie na výrobu a mnohem bezpečnější než lithium-iontové NMC chemie.

Výzkumníci a vědci pracují na vylepšení stávajících lithium-iontových baterií. Například, Nanotechnologická energie vyvinula patentovanou, nehořlavou grafen-organolytovou baterii, o které tvrdí, že je lepší z hlediska bezpečnosti a překonává ostatní přední lithium-iontové baterie dostupné na trhu.

Vědci z Deakin University v Austrálii jsou vývoj prototypu lithiové kovové baterie která je ohnivzdorná.

"Technologie se vyvíjí od roku 2016, ale univerzita získala vládní finanční prostředky, aby ji pomohla dále rozvíjet, a nedávné výsledky jsou slibné," řekl Kavanaugh. "Přesto se zdá, že široká komercializace lithiových kovových baterií je dlouhá léta."