Koniec z przegrzewaniem się baterii. Wystarczył jeden test

Doszliśmy już do momentu, gdzie na co dzień jesteśmy otoczeni przez urządzenia wyposażone w baterie. Niezależnie od tego, czy mowa o smartfonie, smartwatchu, tablecie, laptopie, czy jakimkolwiek innym urządzeniu elektrycznym, należy pamiętać, że związki chemiczne stosowane w bateriach są łatwopalne, a wada fabryczna może doprowadzić do tragedii.

Dlatego też zespół badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego i Narodowego Instytutu Nauk o Materiałach opracował innowacyjną metodę oceny bezpieczeństwa ogniw, która może znacząco przyspieszyć rozwój nowej generacji bezpieczniejszych baterii.

Baterie będą o wiele bezpieczniejsze

Akumulatory litowo-jonowe, powszechnie stosowane w smartfonach, laptopach, samochodach elektrycznych czy nawet rozrusznikach serca, od lat są kluczowym elementem technologii użytkowej. Ich rosnąca gęstość energetyczna i miniaturyzacja sprawiają jednak, że stają się bardziej podatne na ucieczkę termiczną – gwałtowny i niekontrolowany wzrost temperatury prowadzący do pożarów lub eksplozji.

Dotychczasowe metody badania tego zjawiska, takie jak testy przyspieszonej kalorymetrii (ARC), wymagały stosowania dużych, komercyjnych ogniw oraz kosztownych i niebezpiecznych warunków laboratoryjnych. Oznaczało to, że dostęp do rzetelnych testów bezpieczeństwa był ograniczony głównie do dużych firm i specjalistycznych ośrodków badawczych.

Czytaj dalej poniżej

Webb "zagląda w oczy" asteroidzie, której się baliśmy. Jest dobra i zła wiadomość Jakub Szczęsny

NASA testuje paliwo jądrowe do lotu na Marsa. Polecimy szybciej niż myślisz Jakub Szczęsny

Zespół z Japonii znalazł jednak sposób na przełamanie tych barier. Opracowali miniaturową wersję ogniwa w postaci cylindrycznej baterii typu pouch o pojemności zaledwie 21 mAh, co stanowi niewielką część standardowego akumulatora. Co więcej, ogniwo to zostało celowo zaprojektowane jako niestabilne – bardziej podatne na zjawiska cieplne – co zwiększa czułość testów i pozwala na ich przeprowadzanie w standardowych warunkach laboratoryjnych. Miniaturowe ogniwa pozwalają nie tylko na szybsze i tańsze testy, ale także na wcześniejsze wykrywanie potencjalnych zagrożeń w procesie projektowania baterii.

Kluczem do nowej metody było wprowadzenie tzw. współczynnika thermal runaway factor (TRF), który opisuje równowagę między akumulacją a rozpraszaniem ciepła w ogniwie. Poprzez manipulację parametrami takimi jak stosunek objętości do powierzchni, zmniejszenie udziału materiałów o wysokiej pojemności cieplnej oraz eliminację komponentów niegenerujących ciepła (np. obudowy), naukowcy uzyskali ogniwo idealne do testów ARC na małą skalę.

Grafika: depositphotos