Samogasiva litijska baterija protiv požara

Energetski guste baterije, poput litij-ionskih verzija koje se naširoko koriste u elektronici i električnim vozilima, sadrže formulaciju elektrolita u kojoj dominiraju organske molekule koje su vrlo zapaljive.

To povećava rizik od 'toplinskog bijega', nekontroliranog procesa u kojem višak topline unutar baterije ubrzava neželjene kemijske reakcije koje oslobađaju više topline, pokrećući daljnje reakcije. Temperature unutar baterije mogu porasti za stotine stupnjeva u sekundi, uzrokujući požar ili eksploziju.

Svjesni da litijske baterije predstavljaju veliki rizik za rasplamsavanje požara, Apparao Rao i njegovi kolege istraživači s američkog Sveučilišta Clemson i kineskog Sveučilišta Hunan kažu da su napravili napredak u pronalaženju rješenja.

Razvili su samogasivu punjivu bateriju, u kojoj su zamijenili najčešće korišteni elektrolit od litijeve soli i organskog otapala, s materijalima koji se nalaze u komercijalnim aparatima za gašenje požara.

"Modificirajući pristupačne komercijalne rashladne tekućine da funkcioniraju kao elektroliti za baterije, uspjeli smo proizvesti bateriju koja sama gasi požar", navode istraživači i kažu da je njihov elektrolit dobro radio u širokom rasponu temperatura, od minus 75 do 80 stupnjeva Celzija. Baterije s ovim elektrolitom vrlo su dobro odvodile toplinu s baterije i učinkovito gasile unutarnje požare.

Bateriju su podvrgnuli testu penetracije čavlom, uobičajenoj metodi za procjenu sigurnosti litij-ionske baterije. Zabijanje čavla od nehrđajućeg čelika kroz napunjenu bateriju simulira unutarnji kratki spoj. Ako se baterija zapali, pada na testu. Kad su zabili čavao kroz nove napunjene baterije, one su izdržale udar bez da su se zapalile.

Znanstvenici su se u izradi baterija usredotočili na sigurnu i pristupačnu komercijalnu tekućinu pod nazivom Novec 7300, koja ima nisku toksičnost, nije zapaljiva i ne doprinosi globalnom zagrijavanju. Kombinacijom ove tekućine s nekoliko drugih kemikalija koje su dodale trajnost, uspjeli su proizvesti elektrolit koji je imao značajke koje su tražili i koje omogućuju punjenje i pražnjenje baterije tijekom cijele godine bez značajnog gubitka kapaciteta.

Studija se uglavnom usredotočila na samogasive kalij-ionske baterije, iako je također pokazala da novi elektrolit dobro funkcionira i za izradu samogasivih litij-ionskih baterija.

Također ističu da novi elektrolit ima slična fizička svojstva kao trenutno korišteni elektroliti i može se lako integrirati u trenutne linije za proizvodnju baterija. Ako ga industrija prihvati, tvrtke će moći proizvoditi nezapaljive baterije koristeći svoja postojeća postrojenja za litij-ionske baterije.

Istraživanje objavljeno u časopisu Nature Sustainability možete pronaći na ovoj poveznici.