Baterie (akumulatory) litowo-jonowe w przypadku uszkodzenia, a co za tym idzie wystąpienia rozszczelnienia i samozapłonu, potrafią być bardzo niebezpieczne. Wybuch baterii w hulajnodze elektrycznej jest w stanie uszkodzić elewację budynku, a pożar jednego tylko samochodu elektrycznego może wywołać straty idące w miliony złotych. Ryzyko awarii jest niewielkie, ale niezerowe, przez co koniecznym jest opracowanie technologii pozwalających na szybkie zneutralizowane zagrożenia. Jedną z ciekawszych wydają się samogaszące się baterie.
Samogaszące się baterie przyszłością rynku motoryzacyjnego?
W nowo opublikowanym badaniu opisano ciekawy projekt samogasnącej baterii. Wysoce palny elektrolit składający się z soli litu i rozpuszczalnika organicznego zastąpiono w niej materiałami znajdującymi się w komercyjnych gaśnicach. Takie baterie mogą być nieocenione w czasach, gdy drogi na niemal całym świecie przemierzały będą miliony samochodów elektrycznych. Jak wiadomo, pożary samochodów elektrycznych są wyjątkowo trudne w ugaszeniu. Co więcej, szkodzą one środowisku o wiele bardziej niż pożary aut spalinowych.
Nowy elektrolit umożliwia przemieszczanie się jonów litu przenoszących ładunek elektryczny przez separator pomiędzy dodatnim i ujemnym zaciskiem akumulatora litowo-jonowego. Baterię, która sama się ugasi w razie pożaru, stworzono poprzez modyfikację dostępnych na rynku chłodziw tak, aby te spełniały funkcję elektrolitów. W testach działały one doskonale w temperaturach od -75 do 80 stopni Celsjusza.
Nowe baterie poddano testowi penetracji gwoździem, będącemu powszechną metodą oceny bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych. Wbicie gwoździa ze stali nierdzewnej przez naładowany akumulator symuluje wewnętrzne zwarcie. Jeśli akumulator zapaliłby się, test nie zostałyby zaliczony. Gdy wbito gwóźdź w omawiane tu akumulatory, te nie zapaliły się.
Poniżej film obrazujący procedurę testową.
W projekcie kluczowy okazał się bezpieczny i niedrogi płyn handlowy o nazwie Novec 7300. Ma on niską toksyczność, jest niepalny i nie przyczynia się do globalnego ocieplenia. Łącząc ten płyn z kilkoma innymi substancjami chemicznymi zwiększającymi trwałość, badacze byli w stanie wyprodukować elektrolit o pożądanych właściwościach. Co istotne, umożliwia ładowanie i rozładowywanie akumulatora przez cały rok bez znacznej utraty pojemności.
Za wcześnie, by ogłosić sukces
Ponieważ lit – metal alkaliczny – jest rzadkością w skorupie ziemskiej, ważne jest zbadanie tego, jak dobrze wypadają akumulatory wykorzystujące inne, bardziej obfite jony metali alkalicznych, takie jak potas lub sód. Z tego powodu badanie skupiło się głównie na samogasnących akumulatorach potasowo-jonowych, chociaż wykazało również, że nowy elektrolit dobrze sprawdza się przy produkcji samogasnących akumulatorów litowo-jonowych.
Czas pokaże, czy opracowany elektrolit będzie działał równie dobrze w przypadku innych typów akumulatorów, które są w fazie opracowywania. Mowa o akumulatorach sodowo-jonowych, glinowo-jonowych i cynkowo-jonowych.
Ponieważ omawiany tu alternatywny elektrolit ma podobne właściwości fizyczne do obecnie stosowanych elektrolitów, można go łatwo zintegrować z obecnymi liniami do produkcji akumulatorów. Jeśli branża go przyjmie, firmy będą mogły produkować niepalne akumulatory, korzystając z istniejących fabryk akumulatorów litowo-jonowych.
Źródło: doi.org via The Conversation