baterie

Bezpečnější Li-ion baterie? Požárům baterií má zabránit elektrolyt tuhnoucí při nárazu

Lithium-iontové baterie jsou v dnešní době běžným zdrojem elektrické energie pro řadu zařízení, od spotřebitelské elektroniky, přes elektromobily až po bateriová úložiště stabilizující velké energetické sítě. Jejich stinnou stránkou je nicméně nebezpečí požáru, které vzniká především při mechanickém poškození baterie. Vědci nyní přišli se snadným řešením, jak toto riziko minimalizovat.

Pro zvýšení bezpečnosti baterií někteří výrobci využívají ve svých článcích pevný, nehořlavý elektrolyt. Přechod na výrobu baterií s pevným elektrolytem nicméně vyžaduje úpravu výrobních procesů. Výzkumník Gabriel Veith se svým týmem nicméně přišel s inovativním řešením, které spočívá v nárazuvzdorném elektrolytu.

„V lithium-iontových bateriích odděluje dvě elektrody tenký kus plastu. Pokud je baterie poškozena a plastová vrstva selže, elektrody spolu mohou přijít do přímého kontaktu a způsobit vznícení tekutého elektrolytu baterie,“ říká k nebezpečí požáru Li-ion baterií Gabriel Veith z Národní laboratoře Oak Ridge.

Pokud dojde k poškození baterie při pádu či nárazu, například při nehodě elektromobilu, upravený elektrolyt při nárazu ztuhne, a zabrání tak kontaktu elektrod, čímž značně klesne riziko vzplanutí elektrolytu. Úprava elektrolytu přitom spočívá v přimíchání aditivita, konkrétně oxidu křemičitého, což nevyžaduje žádné zásadní úpravy běžných výrobních procesů.

Inspirací byla „hračka“

Tento nápad se zrodil, když si Veith hrál se svými dětmi se směsí vody a kukuřičného škrobu. Tato „škrobová voda“ se totiž chová jako nenewtonská tekutina, tedy látka u které není rychlost její deformace úměrná působícím silám. V praxi tak tyto kapaliny běžně při působení vnějších sil tuhnou.

Tato zvláštní vlastnost se objevuje u kapalin, ve kterých jsou rozpuštěny velmi jemné částice pevných látek. Jako nejběžnější látky pro demonstraci vlastností nenewtonských tekutin jsou využívány voda a škrob. Pro svůj upravený elektrolyt Veith a jeho kolegové použili běžný elektrolyt užívaný v lithium-iontových bateriích, ve kterém rozpustili velmi jemné částice oxidu křemičitého o průměru pouhých 200 nanometrů, v podstatě extrémně jemný písek. Při nárazu se částice oxidu křemičitého shlukují, čímž zablokují tok iontů elektrolytem.

„Pokud máte částice o takto konzistentní velikosti, rozptýlí se v elektrolytu rovnoměrně a funguje to nádherně. Pokud však nejsou stejně velké, viskozita kapaliny při nárazu tolik nestoupne a to je špatně,“ říká Gabriel Veith.

Podobnou cestou se již dříve vydaly i jiné vědecké laboratoře. Jeden vědecký tým prováděl podobný výzkum s využitím pyrogenického oxidu křemičitého. Další skupina vědců použila částice oxidu křemičitého ve formě proutků. Gabriel Veith se nicméně domnívá, že jeho sférické částice mohou být snadnější na výrobu než proutkové formace a mohou reagovat rychleji a účinněji než pyrogenický oxid křemičitý.

V budoucnu by Veith chtěl svůj systém dále vylepšit, tak aby elektrolyt v bateriích poškozených při nárazu zůstal v pevné formě, zatímco zbylé nepoškozené baterie baterie by pracovaly i nadále. Tým bude zpočátku cílit na aplikace jako například baterie pro drony, ale následně by chtěl vstoupit do oblasti automotive. Projekt je podporován americkým Ministerstvem energetiky a Národní laboratoří Oak Ridge.



Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *