Jak sprawić, by bateria była bezpieczniejsza? Przemysł: stopniowe doskonalenie jest bardziej niezawodne niż działalność wywrotowa

Jak podają zagraniczne media The Verge, baterie czasami eksplodują. Filmy z eksplozjami są przerażające, ale naukowcy i start-upy ciężko pracują, aby zbudować bezpieczniejsze akumulatory. Udoskonalają konstrukcję akumulatorów i testują nowe materiały, mając nadzieję raz na zawsze rozwiązać problem bezpieczeństwa. Wydaje się jednak, że każda metoda kryje w sobie pułapkę, a obecnie najbardziej praktyczne rozwiązanie może być najnudniejsze.

Istnieją trzy strategie ulepszenia baterii: unikaj używania łatwopalnej cieczy jako stałego akumulatora; Spraw, aby moduł baterii był ognioodporny; Zmodyfikuj nieznacznie istniejące właściwości funkcjonalne akumulatora. Przynajmniej jeśli chodzi o akumulatory, zmiana ta może następować powoli.

W przypadku problemu pożarów akumulatorów szeroko rozpowszechnionym rozwiązaniem są akumulatory stałe. Pomysł jest prosty: jako elektrolity należy używać materiałów stałych zamiast łatwopalnych elektrolitów ciekłych; Baterie stałe raczej się nie zapalą. Jednakże jony przemieszczają się w stanie stałym niż w cieczy, co oznacza, że ​​akumulatory stałe są trudne do zaprojektowania, drogie i mogą powodować problemy z wydajnością.

Istnieją trzy główne metody wytwarzania baterii litych. Michael Zimmerman, naukowiec zajmujący się materiałami na Uniwersytecie Tufts i założyciel Ionic Materials, firmy produkującej baterie stałe, wyjaśnił, że do produkcji elektrolitów można używać ceramiki, szkła lub polimerów.

Ceramika i szkło są kruche. Po zastosowaniu nacisku łatwo je złamać. Ponadto trudno je wyprodukować w dużych ilościach, a w procesie produkcyjnym czasami wydzielają toksyczne gazy. Jeśli chodzi o polimery, niektóre mogą przewodzić jony, ale zwykle działają tylko w bardzo wysokich temperaturach. Zespół Zimmermana opracował polimer, który przewodzi jony w temperaturze pokojowej, ale jest również środkiem zmniejszającym palność.

Obecnie Ionic Materials współpracuje z producentami akumulatorów. Zimmerman ma nadzieję wyprodukować takie baterie w ciągu najbliższych dwóch–trzech lat.

Inną strategią znalezienia bezpieczniejszych akumulatorów jest uczynienie samego elektrolitu ognioodpornym, nawet jeśli jest on nadal płynny. Surya Moganty jest dyrektorem ds. technologii w firmie NOHMs Technologies. Opracowują elektrolity przy użyciu „stałych substancji jonowych”, które są podobne do soli, ale w temperaturze pokojowej są cieczami.

Dodanie tego materiału do elektrolitu sprawi, że staną się one ognioodporne, ale żywotność baterii również będzie problematyczna. NOHMs udoskonala formułę, mając na celu zapewnienie, że akumulator wykorzystujący tę technologię wytrzyma 500 cykli.

Obecnie najskuteczniejszą strategią może nie być radykalna zmiana konstrukcji akumulatora i przekształcenie akumulatora, ale zbadanie istniejących właściwości akumulatora, a następnie stopniowe jego ulepszanie. Na przykład bateria zawiera już system zarządzania baterią, który służy do monitorowania działania baterii i wykrywania, czy występuje problem. Przydatnym rozwiązaniem jest udoskonalanie takich systemów. Przecież system zarządzania jest już częścią każdego akumulatora, a producenci nie muszą szukać innowacyjnych i kosztownych sposobów na integrację nowych technologii.

„Przedsiębiorstwa mogą korzystać z zaawansowanych czujników lub innych metod gromadzenia danych o bateriach, szczególnie w dużych urządzeniach, w których system baterii składa się z tysięcy baterii”. Ian McClenny, analityk w instytucie badań akumulatorów Navigant Research, zauważył, że „może dokładnie zlokalizować akumulatory, których wydajność nie spełnia normy, co pomaga wydłużyć żywotność akumulatorów”.

Firma Amionx zajmująca się bezpieczeństwem akumulatorów z San Diego przyjmuje takie podejście. Bill Davidson, dyrektor operacyjny firmy, powiedział, że podejście, znane jako SafeCore, stanowi ostatnią linię obrony. SafeCore nie zmienia komponentów samego akumulatora.

Podobnie jak inne firmy, Amionx koncentruje się na licencjonowaniu technologii istniejącym producentom akumulatorów. Jeśli jednak postęp będzie zbyt powolny, rozważą produkcję własnych baterii i wprowadzenie ich na rynek. Davidson powiedział: „Jeśli nie zobaczę takich produktów na rynku w 2019 r., będę bardzo rozczarowany”.