Kako nova tehnologija može učiniti baterije sigurnijim

Baterije mobitela se stalno pale, ali istraživači rade na pronalaženju rješenja.

Najnoviji je pametni telefon Samsung Galaxy A21 napraviti vijest zbog izbijanja plamena i prisiljavanja zrakoplova da sleti. U nesreći u međunarodnoj zračnoj luci Seattle-Tacoma nitko nije teže ozlijeđen, ali stručnjaci kažu da opasnost od baterija za gadgete raste.

"Litij-ionske baterije postaju sveprisutne u svakodnevnom životu u nizu primjena na različitim razinama, od malih elektroničkih uređaja preko električnih vozila, pa sve do velikih instalacija za pohranu u mreži", Gavin Harper, istraživač baterija na Sveučilištu u Birminghamu, rekao je za Lifewire u intervjuu e-poštom. "Svaka tehnologija koja pohranjuje ogromnu količinu energije u gustom mediju imat će intrinzične sigurnosne izazove ako se ta energija nekontrolirano oslobađa."

Baterije u avionu

Kao što je pokazao nedavni događaj u Seattleu, unatoč desetljećima napora da se poboljša sigurnost, baterije još uvijek mogu izgorjeti.

Dio problema je što su nesreće s baterijama igra brojeva. Prema analitičarima GSMA, 5,27 milijardi ljudi u svijetu ima mobilni uređaj. Od toga, oko 97% Amerikanaca posjeduje mobilni telefon, prema istraživačkom centru Pew.

Ako litij-ionska baterija dođe do kratkog spoja, što se može dogoditi kada je ćelija akumulatora automobila probušena ili izložena toplini, može proizvesti eksploziju vatrene kugle koja se zapali na 1300 stupnjeva F u milisekundama. Takvu pojavu je gotovo nemoguće preživjeti, Jack Kavanaugh, Izvršni direktor tvrtke za tehnologiju baterija Nanotech Energy, objasnio je Lifewireu u intervjuu e-poštom.

Proizvođači unutar elektroničke industrije odavno znaju za potencijalne rizike zapaljivih formula u litij-ionskim baterijama, tvrdi Kavanaugh. Ipak, rekao je, incidenti s litij-ionskim baterijama u potrošačkim gadgetima uglavnom ostaju neprijavljeni. U veljači 2018. izvijestila je američka komisija za sigurnost potrošačkih proizvoda preko 25.000 incidenata pregrijavanja i požara baterija koji uključuju više od 400 vrsta potrošačkih proizvoda tijekom pet godina.

A od 2012. do 2017. izvijestilo je 49 povlačenja baterija visoke gustoće energije za više od 4 milijuna uređaja, uključujući mobilne telefone, skutere, električne alate i prijenosna računala.

Gašenje plamena

"Svatko želi uređaj koji može trajati cijeli dan uz punjenje", Micah Peterson, potpredsjednik u Tržište baterija, rekao je za Lifewire u intervjuu e-poštom.

Dodao je da su litij-ionske baterije postale standard za sve naše uređaje zbog svoje neusporedive gustoće snage.

"Niti jedna druga tehnologija baterija nije ni blizu ponudi iste količine snage u malom obliku, ali to ima svoju cijenu", rekao je Peterson. "Litij-ionske baterije mogu biti izuzetno eksplozivne, a budući da sadrže sva goriva i oksidanse potrebne za održavanje požara čak i u vakuumu, može ih biti vrlo teško ugasiti."

Proizvođači su minimizirali eksplozije i požare s ugrađenim krugovima koji prate zdravlje i temperaturu baterije, rekao je Peterson. Ovaj sklop se naziva Sustav upravljanja baterijom ili BMS i nalazi se u svakom uređaju koji sadrži litijsku bateriju.

"BMS ne može spasiti bateriju od eksplozije u svim slučajevima", rekao je Peterson. "Dobro objavljeni problem prije nekoliko godina s telefonima Samsung Galaxy Note 7 bio je primjer loše tolerancije dizajna i loše kontrole kvalitete koja je uzrokovala požare čak i kada BMS radi svoj posao."

Jedno rješenje za sigurnost baterija je korištenje sigurnijih kemijskih tvari, predložio je Peterson. Dodao je da su litij-željezo-fosfatne (LFP) baterije primjer jeftine kemije za proizvodnju i mnogo sigurnije od litij-ionskih NMC kemija.

Istraživači i znanstvenici rade na poboljšanju postojećih litij-ionskih baterija. Na primjer, Nanotehnološka energija je razvio zaštićenu, nezapaljivu Grafen-Organolit bateriju, za koju tvrdi da je superiorna u sigurnosti i da nadmašuje druge vodeće litij-ionske baterije dostupne na tržištu.

Znanstvenici sa Sveučilišta Deakin u Australiji su razvoj prototipa litij metalne baterije koji je otporan na plamen.

"Tehnologija je u razvoju od 2016., ali je sveučilište dobilo državna sredstva kako bi pomoglo u daljnjem razvoju, a nedavni rezultati obećavaju", rekao je Kavanaugh. "Čak i dalje, čini se da je široka komercijalizacija litij metalnih baterija udaljena godinama."