Naukowcy Stanford University obiecują baterie litowo-jonowe, które nie będą się przegrzewać, których użytkownicy nie będą musieli obawiać się pożaru, czy nawet eksplozji. Opisana przez nich na łamach czasopisma „Nature Energykonstrukcja sprawia, że przy nadmiernym wzroście temperatury bateria automatycznie się wyłączy, by wznowić pracę dopiero po ochłodzeniu.

akumulatory_nikiel_nano

Tak wyglądają „kolczaste” nanocząsteczki niklu Foto: Zheng Chen, Stanford University

Typowa bateria litowo-jonowa składa się z dwóch elektrod, rozdzielonych elektrolitem w postaci cieczy lub żelu, który przenosi ładunki miedzy nimi. Uszkodzenie takiej baterii, czy wewnętrzne spięcie, może doprowadzić do gwałtownego wzrostu jej temperatury. Jeśli elektrolit podgrzeje się do około 150 stopni Celsjusza może doprowadzić do wybuchu.

Takie przypadki często się już zdarzały i prowadziły do wycofania z rynku szeregu zasilanych tymi bateriami produktów. Najgłośniejsze były w 2013 roku kłopoty z przegrzewającymi się akumulatorami w samolotach pasażerskich Boeing 787 Dreamliner.

Próbowano już różnych strategii, które miały ograniczyć ryzyko pożaru baterii litowo-jonowych – mówi szefowa zespołu badawczego, profesor Zhenan Bao. My skonstruowaliśmy pierwszą baterię, która może się na zmianę wyłączać i włączać w miarę podgrzewania i ochładzania, bez pogorszenia innych istotnych parametrów – dodaje.

Do tej pory próbowano na przykład dodawać do elektrolitu substancje opóźniające zapłon. W tym samym laboratorium Uniwersytetu Stanforda opracowano w 2014 roku baterię, która sama alarmowała o możliwym przegrzaniu. Niestety, wszystkie te techniki są nieodwracalne, bateria po przegrzaniu nie wróci do pierwotnego stanu i nie może dłużej pracować – mówi autor pomysłu z 2014 roku, profesor Yi Cui.

Tym razem Cui i Bao wraz ze współpracownikami wykorzystali zupełnie inny pomysł, tym razem z dziedziny nanotechnologii. Bao skonstruowała niedawno czujnik temperatury, który zawiera nanocząsteczki niklu o charakterystycznym „kolczastym” kształcie. Tym razem pokryto te nanocząsteczki grafenem i zatopiono w cienkiej filii z polietylenu.

By folia przewodziła prąd elektryczny, nanocząsteczki niklu muszą stykać się swoimi kolcami – tłumaczy współautor pracy, profesor Zheng Chen. Kiedy temperatura rośnie, objętość folii się jednak zwiększa, odstęp między ziarenkami niklu rośnie, aż do przerwania obwodu – dodaje. Kiedy folia zostanie schłodzona, obwód ponownie się zamyka – tłumaczy.

Co istotne, odpowiednio zmieniając gęstość początkową cząsteczek niklu można stworzyć fole o różnej „temperaturze odcięcia”, w zależności od potrzeb bateria może być wyłączana już przy 50 stopniach Celsjusza, albo nawet przy 100 stopniach. Wszystko w zależności od konkretnych zastosowań.

 

akumulatory_folia_nano

Folia polietylenowa, która sprawia, że bateria nie może się przegrzać Foto: Zheng Chen, Stanford University

 

Tagi: folia, akumulatory, nanocząsteczki, grafen, temperatura, samozapłon, baterie, akumulatory, eksplozja, awaria
Źródło: rmf24.pl

Polecane: