Naukowcy opracowali bezpieczne akumulatory

Badacze opracowali nowatorskie samogasnące akumulatory. Inicjatywa ta ma na celu zmniejszenie ryzyka pożarów baterii, które mogą mieć śmiertelne skutki i generować wysokie koszty. Kluczowym elementem tego projektu jest zastąpienie tradycyjnie używanego łatwopalnego elektrolitu – mieszaniny soli, litu i organicznego rozpuszczalnika – materiałami znalezionymi w gaśnicach.

Elektrolit w akumulatorze litowo-jonowym umożliwia przenoszenie jonów litu między biegunami, pełniąc kluczową rolę w generowaniu prądu. Przełomowe podejście polega na modyfikacji niedrogich płynów chłodzących, które zastępują standardowy elektrolit i są zdolne do samodzielnego gaszenia pożaru. Opracowany elektrolit wykazał efektywność w szerokim zakresie temperatur, od -75 do 80 stopni Celsjusza, zapewniając skuteczne odprowadzanie ciepła i gaszenie pożarów, tworząc bezpieczniejsze akumulatory. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Sustainability.

Akumulatory poddano testowi penetracji gwoździa, symulując wewnętrzne zwarcie i oceniając odporność na zapłon. W przeprowadzonych testach wytrzymały bez zapalenia, co świadczy o ich bezpieczeństwie w ekstremalnych warunkach.

Akumulatory o dużej gęstości energii, takie jak litowo-jonowe, są narażone na ryzyko ucieczki termicznej, co może prowadzić do pożarów lub eksplozji. Dodatkowo, szybkie ładowanie może indukować tworzenie dendrytów litowych, zwiększając ryzyko zwarcia wewnętrznego. W odpowiedzi na te wyzwania, badacze dążą do opracowania akumulatorów o wysokiej gęstości energii, które będą bezpieczne w użytkowaniu.

Celem badaczy było stworzenie elektrolitu, który byłby niepalny, efektywnie odprowadzał ciepło, działał w szerokim zakresie temperatur, był trwały i kompatybilny z różnymi składami chemicznymi akumulatorów. W odróżnieniu od znanych niepalnych rozpuszczalników organicznych, które są drogie i mogą szkodzić środowisku, zespół skupił się na modyfikacji dostępnych komercyjnych płynów chłodzących. Wybrali płyn Novec 7300 ze względu na jego niską toksyczność, brak palności i neutralny wpływ na globalne ocieplenie, co pozwoliło na stworzenie elektrolitu spełniającego wymagania badaczy.

Chociaż skupiono się na samogasnących bateriach potasowo-jonowych, testy wykazały, że opracowany elektrolit działa również efektywnie w akumulatorach litowo-jonowych. Należy jednak zbadać, jak technologia sprawdzi się w przypadku innych typów akumulatorów, takich jak sodowo-jonowe czy aluminiowo-jonowe, z myślą o opracowaniu zrównoważonych i przyjaznych dla środowiska rozwiązań.

Nowy, samogasnący elektrolit może znacząco zwiększyć bezpieczeństwo użytkowania akumulatorów litowo-jonowych, dając możliwość zintegrowania go z obecnymi liniami produkcyjnymi bez znaczących zmian. Takie innowacje są kluczowe dla dalszego rozwoju bezpiecznych i efektywnych technologii magazynowania energii, odpowiadając na rosnące zapotrzebowanie w sektorach elektroniki użytkowej i motoryzacji elektrycznej.

Szymon Ślubowski