O mică modificare a designului bateriilor litiu-ion ar putea reduce numărul incendiilor produse de acestea
O mică modificare a designului bateriilor pe bază de litiu-ion ar putea să reducă numărul incendiilor care sunt produse de acestea.
Bateriile litiu-ion se găsesc în orice, de la smartphone-uri, la mașini și, deși sunt în general foarte sigure dacă sunt depozitate și încărcate corect, există mii de cazuri documentate în care acestea au luat foc - uneori cu consecințe mortale.
Bateriile litiu-ion conțin electroliți inflamabili - soluții lichide de săruri de litiu dizolvate în solvenți organici, care permit sarcina electrică.
Bateriile pot deveni instabile în anumite condiții, cum ar fi deteriorările fizice, precum perforarea, supraîncărcarea, temperaturile extreme sau defectele de fabricație.
O mică modificare a designului bateriilor litiu-ion ar putea reduce numărul incendiilor
Când apar probleme, o baterie se poate încălzi și apoi aprinde foarte rapid, suferind o reacție în lanț periculoasă, numită „fugă termică”.
Aviația comercială este deosebit de expusă acestei probleme, din cauza omniprezenței dispozitivelor alimentate cu baterii, în avioane, și a pericolului unui incendiu în cabină sau în cală.
În SUA, Administrația Federală a Aviației (FAA) a interzis de mult timp transportul bateriilor litiu-ion de rezervă în bagajele de cală și impune ca toate bateriile aduse în cabină să rămână accesibile.
Agenția a înregistrat 89 de incidente legate de baterii, care au implicat fum, foc sau căldură extremă, la bordul aeronavelor de pasageri și de marfă, în anul 2024, și 38, în prima jumătate a anului 2025.
Aceste incidente pot duce la pierderea totală a unei aeronave, cum ar fi un Airbus A321, care a fost distrus de flăcări, în ianuarie, la Busan, în Coreea de Sud.
Incendiul a fost probabil provocat de o baterie externă, depozitată într-un compartiment de bagaje, potrivit anchetatorilor, ceea ce a determinat unele companii aeriene să interzică dispozitivele respective.
Citeşte şi: „Pașaportul pentru baterie”, o gură de oxigen pentru mașinile electrice SH. Cum funcționează?
Însă riscurile fugii termice se extinde la locuințe, în special la cele vulnerabile la incendiile bateriilor bicicletelor sau trotinetelor electrice și la afaceri de toate tipurile, conform cnn.com.
Un sondaj realizat de furnizorul de asigurări Aviva, în anul 2024, în rândul a peste 500 de companii din Marea Britanie, a constatat că puțin peste jumătate au experimentat un incident legat de bateriile litiu-ion, cum ar fi scânteile, incendiile și exploziile.
Cercetătorii din întreaga lume lucrează pentru a rezolva problema, prin dezvoltarea de baterii mai sigure, de exemplu prin înlocuirea electrolitului lichid cu unul solid sau un gel mai rezistent la foc.
Citeşte şi: Cel mai eficient sistem de răcire poate reduce costurile cu 40%. Ce este bateria de gheață?
Cu toate acestea, astfel de soluții necesită modificări semnificative ale liniilor de producție actuale, ceea ce reprezintă un obstacol în calea adoptării pe scară largă.
Acum, o echipă de cercetători de la Universitatea Chineză din Hong Kong a propus o modificare a designului bateriilor litiu-ion.
Aceasta s-ar putea integra rapid în metodele actuale de fabricație, deoarece implică pur și simplu schimbarea substanțelor chimice din soluția electrolitică existentă.
O chinezoaică a descoperit asta în SUA
Metoda a fost detaliată la începutul acestui an, într-un studiu condus de Yue Sun, acum cercetătoare postdoctorală la Virginia Tech.
„Cred că cel mai dificil lucru pentru oameni de realizat, despre baterii, este că, atunci când încerci să optimizezi performanța, uneori compromiți siguranța”, a spus ea.
Sun a explicat că creșterea performanței necesită concentrarea asupra reacțiilor chimice care au loc la temperatura camerei, în timp ce creșterea siguranței se concentrează asupra reacțiilor care au loc la temperaturi ridicate.
Reacţie în lanţ
„Așadar, ne-a venit ideea de a rezolva acest compromis prin proiectarea unui material sensibil la temperatură, care poate oferi o performanță bună la temperatura camerei, dar poate oferi și o bună stabilitate la temperaturi ridicate.”
Aprinderea bateriilor începe în general atunci când o parte a electrolitului se descompune sub presiune și eliberează căldură, într-o reacție în lanț.
Designul lui Sun și al colegilor săi folosește un nou electrolit, care include doi solvenți, pentru a opri imediat această reacție în lanț.
La temperatura camerei, primul solvent menține structura chimică a bateriei compactă, optimizând performanța. Dar, dacă bateria începe să se încălzească, al doilea solvent preia controlul și previne un incendiu, prin slăbirea acelei structuri și încetinirea reacțiilor care ar putea duce la o fugă termică.
În testele de laborator, o baterie cu acest nou design, care a fost perforată cu un cui, a înregistrat o creștere a temperaturii cu doar 3,5°C (38,3° Fahrenheit), în loc de vârful de 555°C (1.031° Fahrenheit) care a avut loc în cazul unei baterii tradiționale.
Cercetătorii spun că nu există nici un impact negativ asupra performanței sau a durabilității bateriei, iar aceasta și-a păstrat peste 80% din capacitate, după 1.000 de cicluri de încărcare.
