Ako môžu nové technológie zvýšiť bezpečnosť batérií

Batérie mobilných telefónov neustále horia, ale výskumníci pracujú na nájdení riešenia.

Smartfón Samsung Galaxy A21 bol najnovší robiť novinky za vzplanutie a prinútenie lietadla pristáť. Pri nehode na medzinárodnom letisku Seattle-Tacoma sa nikto vážne nezranil, no podľa odborníkov sa nebezpečenstvo spôsobené batériami zvyšuje.

Lítium-iónové batérie sa stávajú všadeprítomnými v každodennom živote v rôznych aplikáciách v rôznych mierkach. od malých elektronických zariadení cez elektrické vozidlá až po veľké sieťové úložiská,“ Gavin Harper, výskumník batérií na univerzite v Birminghame, povedal Lifewire v e-mailovom rozhovore. "Akákoľvek technológia, ktorá uchováva obrovské množstvo energie v hustom médiu, bude mať problémy s vnútornou bezpečnosťou, ak sa táto energia uvoľní nekontrolovateľne."

Batérie v lietadle

Ako ukázala nedávna udalosť v Seattli, napriek desaťročiam úsilia o zvýšenie bezpečnosti môžu batérie stále horieť.

Časť problému je, že nehody batérie sú hra s číslami. Podľa analytikov z GSMA, 5,27 miliardy ľudí na svete má mobilné zariadenie. Z toho, asi 97 % Američanov vlastní mobilný telefón, podľa Pew Research Center.

Ak dôjde k skratu lítium-iónovej batérie, ku ktorému môže dôjsť pri prepichnutí článku autobatérie alebo vystavení teplu, môže to spôsobiť výbuch ohnivej gule, ktorá sa zapáli na 1300 stupňov F za milisekúnd. Takýto jav je takmer nemožné prežiť, Jack Kavanaugh, Generálny riaditeľ spoločnosti na výrobu batérií Nanotech Energy, vysvetlil Lifewire v e-mailovom rozhovore.

Výrobcovia v elektronickom priemysle už dlho vedia o potenciálnych rizikách horľavých zmesí v lítium-iónových batériách, tvrdí Kavanaugh. Napriek tomu povedal, že incidenty s lítium-iónovými batériami v spotrebiteľských prístrojoch sú väčšinou neohlásené. Vo februári 2018 Informovala o tom americká komisia pre bezpečnosť spotrebiteľských výrobkov viac ako 25 000 prípadov prehriatia a požiaru batérie, ktoré sa týkali viac ako 400 typov spotrebných produktov za päť rokov.

A od roku 2012 do roku 2017 hlásilo to 49 stiahnutí batérií s vysokou energetickou hustotou z viac ako 4 miliónov zariadení vrátane mobilných telefónov, skútrov, elektrického náradia a notebookov.

Hasenie plameňov

„Každý chce zariadenie, ktoré vydrží celý deň nabité,“ povedal Micah Peterson, viceprezident spoločnosti Trh s batériami, povedal Lifewire v e-mailovom rozhovore.

Dodal, že lítium-iónové batérie sa stali štandardom pre všetky naše zariadenia kvôli ich bezkonkurenčnej hustote výkonu.

„Žiadna iná technológia batérií sa nepribližuje k tomu, aby ponúkala rovnaké množstvo energie v malom prevedení, ale stojí to,“ povedal Peterson. "Lítium-iónové batérie môžu byť extrémne výbušné a keďže obsahujú všetky palivá a okysličovadla potrebné na udržanie ohňa aj vo vákuu, môže byť veľmi ťažké ich uhasiť."

Výrobcovia minimalizovali výbuchy a požiare pomocou vstavaných obvodov, ktoré monitorujú stav batérie a teplotu, povedal Peterson. Tento obvod sa nazýva Battery Management System alebo BMS a je v každom zariadení, ktoré obsahuje lítiovú batériu.

"BMS nemôže vo všetkých prípadoch zachrániť batériu pred výbuchom," povedal Peterson. „Pred niekoľkými rokmi dobre propagovaný problém s telefónmi Samsung Galaxy Note 7 bol príkladom zlých konštrukčných tolerancií a zlej kontroly kvality spôsobujúcich požiare, aj keď BMS robil svoju prácu.“

Jedným z riešení bezpečnosti batérií je používanie bezpečnejších chemikálií, navrhol Peterson. Dodal, že lítium-železofosfátové (LFP) batérie sú príkladom lacnej chémie na výrobu a oveľa bezpečnejšej ako lítium-iónová NMC chémia.

Výskumníci a vedci pracujú na zlepšení existujúcich lítium-iónových batérií. Napríklad, Nanotechnológia vyvinula patentovanú, nehorľavú grafénovo-organolytovú batériu, o ktorej tvrdí, že je lepšia z hľadiska bezpečnosti a prevyšuje ostatné popredné lítium-iónové batérie dostupné na trhu.

Vedci z Deakin University v Austrálii sú vývoj prototypu lítiovo-kovovej batérie ktorý je odolný voči ohňu.

"Technológia sa vyvíja od roku 2016, ale univerzita získala vládne financovanie, aby pomohla jej ďalšiemu rozvoju, a nedávne výsledky sú sľubné," povedal Kavanaugh. "Napriek tomu sa zdá, že široká komercializácia lítiových kovových batérií je roky vzdialená."