Μια ασφαλέστερη μπαταρία θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για πιο ισχυρή αποθήκευση ενέργειας σε όλους τους τομείς, χωρίς τον κίνδυνο πυρκαγιάς
Οι μπαταρίες λιθίου-μετάλλου υπόσχονται πολύ περισσότερη αποθήκευση ενέργειας από τις τρέχουσες κυψέλες ιόντων λιθίου. Μπορούν να παρέχουν έως και δεκαπλάσια ενέργεια, καθιστώντας τες ιδανικές για ηλεκτρικά οχήματα, ιατρικές συσκευές και φορητές ηλεκτρονικές συσκευές.
Οι κίνδυνοι λόγω υπερθέρμανσης
Αλλά αυτό το ισχυρό δυναμικό ενέχει επίσης σοβαρό κίνδυνο. Αυτές οι μπαταρίες μπορούν να υπερθερμανθούν και να εκραγούν. Το πρόβλημα πηγάζει από τη σύνθεσή τους. Οι άνοδοι λιθίου-μετάλλου και οι κάθοδοι οξειδίου πλούσιες σε νικέλιο υψηλής τάσης μπορούν να παράγουν εύφλεκτα αέρια. Εάν αυτά τα αέρια συσσωρευτούν, ακόμη και μια μικρή υπερθέρμανση μπορεί να προκαλέσει πυρκαγιές ή εκρήξεις.
Ερευνητές στο Ινστιτούτο Χημείας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, έχουν αναπτύξει μια λύση, μια μπαταρία λιθίου-μετάλλου με ενσωματωμένο καταστολέα φλόγας. Το πρωτότυπό τους περιλαμβάνει ένα πολυμερές που απελευθερώνει χημικές ουσίες που αναστέλλουν τη φωτιά όταν αυξάνονται οι θερμοκρασίες, λειτουργώντας σαν μικροσκοπικός πυροσβεστήρας.
Έξυπνη αναβάθμιση πυρασφάλειας
Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν ένα πολυμερές επιβράδυνσης φλόγας απευθείας στην κάθοδο της μπαταρίας. Αυτό το υλικό παραμένει σταθερό σε κανονικές θερμοκρασίες λειτουργίας. Αλλά όταν η μπαταρία θερμανθεί πάνω από 100°C, το πολυμερές διασπάται και απελευθερώνει ρίζες που καταστέλλουν τις χημικές αντιδράσεις στην άνοδο. Αυτές οι αντιδράσεις συνήθως παράγουν εύφλεκτα αέρια.
Για να δοκιμάσουν το σύστημα, η ομάδα συνέκρινε το πρωτότυπο με μια τυπική μπαταρία λιθίου-μετάλλου υπό τις ίδιες συνθήκες. Σταδιακά αύξησαν τη θερμοκρασία ξεκινώντας από τους 50°C. Στους 100°C, και οι δύο μπαταρίες άρχισαν να υπερθερμαίνονται. Αλλά μόνο το πρωτότυπο ενεργοποίησε την ενσωματωμένη καταστολή φλόγας.
Όταν η θερμοκρασία ξεπέρασε τους 120°C, η διαφορά έγινε έντονη. Η τυπική μπαταρία έφτασε τους 1.000°C και τυλίχτηκε σε φλόγες μέσα σε 13 λεπτά. Αντίθετα, το πρωτότυπο έφτασε στο μέγιστο στους 220°C και δεν έπιασε φωτιά ούτε εξερράγη.
«Αυτή η έξυπνη στρατηγική διαχείρισης αερίου ενισχύει τόσο τη θερμική ασφάλεια όσο και την ηλεκτροχημική σταθερότητα, προσφέροντας μια μετασχηματιστική πορεία για μπαταρίες λιθίου-μετάλλου ασφαλείς στη φωτιά για προηγμένες εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειας», εξήγησαν οι ερευνητές στην εργασία τους.
Λιγότεροι κίνδυνοι, ευρύτερη απήχηση
Η προσθήκη αυτού του πολυμερούς επιβράδυνσης φλόγας θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζονται οι μπαταρίες λιθίου-μετάλλου, ειδικά στα ηλεκτρικά οχήματα. Η ασφάλεια παραμένει μια από τις κύριες ανησυχίες για τους καταναλωτές που εξετάζουν τη μετάβαση από τη βενζίνη στην ηλεκτρική. Εάν αυτή η τεχνολογία κλιμακωθεί με επιτυχία, μπορεί να μετριάσει αυτούς τους φόβους.
Η βιομηχανία μπαταριών θα μπορούσε επίσης να ωφεληθεί από την άποψη της κατασκευής. Οι ερευνητές λένε ότι το υλικό καταστολής πυρκαγιάς τους μπορεί να προστεθεί με μερικές τροποποιήσεις στις υπάρχουσες μεθόδους παραγωγής.
Αυτό σημαίνει ότι οι εταιρείες μπορεί να μην χρειαστεί να αναθεωρήσουν τις διαδικασίες τους για να υιοθετήσουν αυτήν την αναβάθμιση. Αυτή η συμβατότητα θα μπορούσε να επιταχύνει τις δοκιμές σε πραγματικό κόσμο και την εμπορική κυκλοφορία.
Τα πλεονεκτήματα της νέας καινοτομίας
Αυτή η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, δείχνει μια πιθανή πορεία προς τα εμπρός. Μια ασφαλέστερη μπαταρία θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για πιο ισχυρή αποθήκευση ενέργειας σε όλους τους τομείς, χωρίς τον κίνδυνο πυρκαγιάς.
Συνδυάζοντας την υψηλή ενεργειακή πυκνότητα με την ενσωματωμένη ασφάλεια, το πρωτότυπο προσφέρει μια ματιά σε ένα μέλλον όπου η απόδοση δεν έρχεται εις βάρος της ηρεμίας.
www.worldenergynews.gr
