Nowa bateria gasi się sama. Koniec z wybuchającymi urządzeniami?
Baterie metalowo-litowe od lat uchodzą za przyszłość magazynowania energii. Mogą przechować nawet dziesięć razy więcej energii niż tradycyjne ogniwa litowo-jonowe, co czyni je idealnym źródłem zasilania dla samochodów elektrycznych, sprzętu medycznego czy urządzeń mobilnych. Jednak ich ogromny potencjał od dawna idzie w parze z równie dużym zagrożeniem, czyli ryzykiem przegrzania i wybuchu.
Źródło problemów tkwi w budowie baterii metalowo-litowych. Anody wykonane z czystego litu oraz wysokonapięciowe katody bogate w nikiel mogą podczas pracy wytwarzać łatwopalne gazy. Wystarczy drobne przegrzanie, a nagromadzone gazy mogą doprowadzić do pożaru, a nawet eksplozji.
Teraz jednak chińscy naukowcy z Instytutu Chemii Chińskiej Akademii Nauk opracowali rozwiązanie, które może odmienić przyszłość tych akumulatorów - stworzyli bowiem baterię metalowo-litową z wbudowanym środkiem gaśniczym.
Akumulator z własną gaśnicą
Kluczowym elementem ich prototypu jest specjalny polimer, który działa niczym miniaturowa gaśnica. Wbudowany bezpośrednio w katodę, pozostaje obojętny w normalnych warunkach pracy. Jednak gdy temperatura ogniwa przekroczy 100°C, polimer ulega rozkładowi, uwalniając związki chemiczne, które hamują reakcje zachodzące na anodzie. To właśnie te reakcje odpowiadają za produkcję łatwopalnych gazów.
Aby sprawdzić skuteczność swojego wynalazku, badacze przeprowadzili serię testów, w których porównali nowy akumulator z tradycyjną baterią metalowo-litową. Obie podgrzewano od 50°C w górę. Przy 100°C w obu ogniwach pojawiły się oznaki przegrzewania, ale tylko prototyp uruchomił mechanizm ochronny. Powyżej 120°C różnice stały się drastyczne. Klasyczna bateria osiągnęła aż 1000°C i stanęła w płomieniach w ciągu 13 minut. Tymczasem temperatura prototypu wzrosła maksymalnie do 220°C i nie doszło ani do pożaru, ani do wybuchu.
To inteligentne zarządzanie gazami zwiększa zarówno bezpieczeństwo termiczne, jak i stabilność elektrochemiczną, otwierając drogę do bezpiecznych akumulatorów litowo-metalowych w zaawansowanych zastosowaniach magazynowania energii
Większe bezpieczeństwo, większa popularność
Opracowanie samogaszących się akumulatorów może być kluczowym krokiem w kierunku upowszechnienia baterii litowo-metalowych, zwłaszcza w motoryzacji. Dziś jednym z największych hamulców dla rozwoju samochodów elektrycznych jest obawa konsumentów przed pożarami. Jeśli nowa technologia sprawdzi się w praktyce i uda się ją wdrożyć na masową skalę, może znacząco zmienić postrzeganie tego typu akumulatorów.
Dodatkowym atutem wynalazku jest jego względna łatwość wprowadzenia do produkcji. Naukowcy podkreślają, że zastosowany polimer można dodać do katody bez konieczności całkowitej przebudowy linii produkcyjnych, co może przyspieszyć testy komercyjne i wdrożenie rozwiązania.
