Vyvinuli Li-ion batérie, ktoré nevybuchnú

Nestáva sa to často, ale keď dôjde k požiaru, alebo v horšom prípade k výbuchu Li-ion batérie, škody môžu ľahko presiahnuť cenu samotného zariadenia.

Lítium-iónové batérie sú v súčasnej dobe neodmysliteľným zdrojom energie naprieč svetom elektronických zariadení, rovnako ako v elektromobiloch. Tento všadeprítomný zdroj má však nepríjemnú, aj keď zriedkavú tendenciu vzplanutia. Ale vedci zo Stanford University veria, že našli riešenie so zabudovaným spomaľovačom horenia, ktorý neuškodí výkonu batérie.

Pozrite siSú batérie v mobiloch potenciálnou bombou?

Li-ion batéria je skvelá pre vysokú hustotu uloženej energie, no občas v nej môže dôjsť k exponenciálnemu nárastu tepla a kritickému prehriatiu. Batéria obsahuje dve primárne elektródy-anódu a katódu. Ak sa tieto elektródy vzájomne dotknú, veľký skratový prúd môže spôsobiť prehriatie, vzplanutie a následkom vyvíjaných plynov aj výbuch.

retarder horenia2
ZDROJ | ARS TECHNICA

Výskumníci na Stanfordskej univerzite vytvorili lítium-iónovú batériu s integrovaným tlmičom horenia. Keď batéria dosiahne kritickú teplotu (v tomto prípade 160 stupňov Celzia), integrovaný retardér horenia sa uvoľní a uhasí prípadné plamene v priebehu 0,4 sekundy. Dôležité je, že pritom neznižuje výkon batérie.

retarder horenia1
ZDROJ | ARS TECHNICA

Ako ukázali nedávne prípady s explodujúcimi Samsung Galaxy Note 7, horľavý elektrolyt patrí k rizikám Li-ion batérií. Ak Li-ion batérie postihne prehriatie kvôli fyzickému poškodeniu, alebo napríklad kvôli poruche obvodu nabíjania/vybíjania, výsledkom môže byť nepríjemný požiar, občas nasledovaný explóziou. Takúto „vreckovú bombu“ ocení asi málokto.

Pozrite siSamsung sťahuje Galaxy Note7 z trhu kvôli vybuchujúcej batérii

Riešením vyvinutým na Stanford University je vytvoriť novú separačnú polopriepustnú membránu medzi pozitívnou a negatívnou elektródou batérie, ktorá obsahuje retardér horenia. Nový separátor pozostáva z vláknitých nití trifenylfosfátu (TPP), spomaľovača horenia a plášťa z iného polyméru (PVDF-HFP). Polymérový plášť zabraňuje presakovaniu TPP do elektrolytu, čo by znížilo výkon batérie.

retarder horenia3
ZDROJ | ARS TECHNICA

Fotografie ukazujúce horľavosť TPP @ PVDF-HFP separátora navlhčeným elektrolytom. Príslušné časy, počítané od doby, kedy elektrolyt začal horieť, sú uvedené na každom obrázku. Priemer separátora je 1,6 cm.

Keď separátor dosiahne teplotu 160 stupňov Celzia, polymér sa taví a náhle uvoľní TPP do elektrolytu, čo uhasí horenie. Na obrázku vyššie, je separátor poliaty elektrolytom, zapálený a potom, čo sa TPP uvoľní počas 0,4 sekundy, uhasí plameň.

Pozrite siNa trh prichádzajú takmer nesmrteľné batérie Lightors

Výskumníci poznamenávajú, že nový separátor bol úspešne vyskúšaný v gombíkových batériách, ale je potrebné ďalšie testovanie, aby sa overilo, nakoľko je integrovaný retardér horenia účinný vo väčších článkoch, ak sú mechanicky, alebo elektricky poškodené.

Zatiaľ vyzerajú výsledky sľubne, pretože nový separátor je flexibilný, účinný a nemá vplyv na dlhodobú výkonnosť batérie.

ZdrojARS TECHNICA

Komentáre k článku