Kaip naujos technologijos gali padaryti baterijas saugesnes

Mobiliųjų telefonų baterijos nuolat užsidega, tačiau mokslininkai stengiasi rasti sprendimą.

„Samsung Galaxy A21“ išmanusis telefonas buvo naujausias skelbti naujienas už tai, kad užsiliepsnojo ir privertė leistis lėktuvą. Per avariją Sietlo-Takomos tarptautiniame oro uoste niekas rimčiau nenukentėjo, tačiau ekspertai teigia, kad įtaisų baterijų keliamas pavojus auga.

„Ličio jonų baterijos tampa visur paplitusios kasdieniame gyvenime, naudojant įvairias įvairaus masto programas. nuo mažų elektroninių prietaisų iki elektrinių transporto priemonių iki didelių tinklo masto saugojimo įrenginių. Gavinas Harperis, Birmingemo universiteto baterijų tyrinėtojas pasakojo Lifewire interviu el. paštu. „Bet kokia technologija, kuri kaupia didžiulį energijos kiekį tankioje terpėje, turės esminių saugumo problemų, jei ta energija bus išleidžiama nekontroliuojamai.

Baterijos lėktuve

Kaip parodė neseniai įvykęs įvykis Sietle, nepaisant dešimtmečių pastangų didinti saugumą, baterijos vis tiek gali degti.

Dalis problemos yra ta, kad akumuliatoriaus avarijos yra skaičių žaidimas. Pasak GSMA analitikų, 5,27 milijardo žmonių pasaulyje turi mobilųjį įrenginį. Šio dalyko, apie 97% amerikiečių turi mobilųjį telefonąPasak Pew tyrimų centro.

Jei ličio jonų akumuliatoriuje įvyksta trumpasis jungimas, kuris gali įvykti, kai automobilio akumuliatoriaus elementas yra pradurtas arba veikiamas karščio, jis gali sukelti ugnies kamuolio sprogimą, kuris per milisekundes užsidega iki 1300 laipsnių F. Tokio įvykio beveik neįmanoma išgyventi, Džekas Kavanaugh, Baterijų technologijų įmonės „Nanotech Energy“ generalinis direktorius paaiškino „Lifewire“ interviu el. paštu.

Elektronikos pramonės gamintojai jau seniai žinojo apie galimą ličio jonų baterijų degiųjų formulių riziką, tvirtina Kavanaugh. Vis dėlto, pasak jo, apie ličio jonų baterijų incidentus vartotojų prietaisuose dažniausiai nepranešama. 2018 m. vasario mėn. pranešė JAV vartojimo prekių saugos komisija daugiau nei 25 000 perkaitimo ir baterijų gaisro įvykių, susijusių su daugiau nei 400 rūšių plataus vartojimo prekių per penkerius metus.

Ir nuo 2012 iki 2017 m. tai pranešė 49 atšaukti didelio energijos tankio akumuliatoriai, susiję su daugiau nei 4 milijonais įrenginių, įskaitant mobiliuosius telefonus, paspirtukus, elektrinius įrankius ir nešiojamuosius kompiuterius.

Liepsnų gesinimas

„Kiekvienas nori įrenginio, kuris įkrautas galėtų tarnauti visą dieną“, – viceprezidentas Micahas Petersonas. Baterijų rinka, sakė Lifewire interviu el. paštu.

Jis pridūrė, kad ličio jonų baterijos tapo visų mūsų įrenginių standartu dėl neprilygstamo galios tankio.

„Jokia kita baterijų technologija neprilygsta tiek pat galios mažos formos faktoriaus, bet tai kainuoja“, – sakė Petersonas. „Ličio jonų baterijos gali būti itin sprogios, o kadangi jose yra viso kuro ir oksidatorių, reikalingų ugniai palaikyti net vakuume, jas gali būti labai sunku užgesinti.

Gamintojai sumažino sprogimų ir gaisrų skaičių naudodami įmontuotą grandinę, kuri stebi akumuliatoriaus būklę ir temperatūrą, sakė Petersonas. Ši grandinė vadinama baterijų valdymo sistema arba BMS ir yra kiekviename įrenginyje, kuriame yra ličio baterija.

„BMS negali visais atvejais išgelbėti akumuliatoriaus nuo sprogimo“, - sakė Petersonas. „Prieš kelerius metus plačiai paskelbta problema, susijusi su „Samsung Galaxy Note 7“ telefonais, buvo blogo dizaino tolerancijos ir prastos kokybės kontrolės pavyzdys, sukeliantis gaisrus net ir BMS atliekant savo darbą.

Vienas iš baterijų saugos sprendimų yra saugesnių cheminių medžiagų naudojimas, pasiūlė Petersonas. Jis pridūrė, kad ličio geležies fosfato (LFP) baterijos yra pigios chemijos gamybos pavyzdys ir daug saugesnės nei ličio jonų NMC chemijos.

Tyrėjai ir mokslininkai stengiasi tobulinti esamas ličio jonų baterijas. Pavyzdžiui, Nanotech energija sukūrė patentuotą, nedegią grafeno-organolito akumuliatorių, kuris, jo teigimu, yra pranašesnis už saugumą ir lenkia kitas rinkoje esančias pirmaujančias ličio jonų baterijas.

Australijos Deakino universiteto mokslininkai kuriant ličio metalo baterijos prototipą kuri yra atspari ugniai.

„Technologija buvo kuriama nuo 2016 m., tačiau universitetas gavo vyriausybės finansavimą, kad padėtų ją toliau plėtoti, o naujausi rezultatai yra daug žadantys“, – sakė Kavanaugh. "Net ir vis tiek atrodo, kad ličio metalo baterijų platinimas komerciniais tikslais yra už kelių metų."