Prispevek na spletni strani CNN v rubriki Science o potencialnem preboju na področju varnosti litij-ionskih baterij, ki so ga dosegli raziskovalci na Kitajski univerzi v Hongkongu (The Chinese University of Hong Kong – CUHK). S spremembo kemične sestave tekočega elektrolita so razvili način za preprečevanje “termičnega pobega” (angl. Thermal runaway) – nevarne verižne reakcije, ki povzroča požare baterij. V nadaljevanju podajamo kratek povzetek prispevka.

Težava: Termični pobeg

Litij-ionske baterije so vsesplošno razširjene, vendar predstavljajo tveganje zaradi vnetljivih tekočih elektrolitov.

• Sprožilci: Fizične poškodbe (npr. prebod), prekomerno polnjenje, ekstremne temperature ali napake v proizvodnji lahko povzročijo hitro segrevanje.
• Posledice: To vodi do “termičnega pobega”, ki lahko povzroči eksplozije in intenzivne požare, ki jih je težko pogasiti.
• Vpliv: Ameriška uprava za letalstvo (angl. Federal Aviation Administration – FAA) je v letu 2024 zabeležila 89 incidentov z baterijami na letalih; velika tveganja obstajajo tudi pri e-kolesih in električnih vozilih.

Inovacija: Elektrolit, občutljiv na temperaturo

Raziskovalna ekipa pod vodstvom Yue Sun in Yi-Chun Lu je predlagala zamenjavo raztopine elektrolita, kar ne zahteva sprememb v sami zgradbi baterije.

• Sistem dveh topil: Novi elektrolit uporablja dve različni topili. Prvo zagotavlja visoko zmogljivost pri sobni temperaturi, drugo pa se aktivira ob segrevanju, upočasni kemične reakcije in prepreči vžig.
• Stabilnost: Ta zasnova rešuje klasično dilemo med visoko zmogljivostjo baterije in njeno varnostjo pri visokih temperaturah.

Ključni rezultati testiranj

Laboratorijski testi so pokazali izjemno izboljšanje varnosti brez negativnega vpliva na delovanje:

• Test s prebadanjem: Pri prebadanju z žebljem se je temperatura nove baterije dvignila le za 3,5 °C, medtem ko je pri običajni bateriji narasla za ekstremnih 555 °C.
• Življenjska doba: Baterija je ohranila več kot 80 % svoje zmogljivosti po 1.000 ciklih polnjenja.
• Uporabnost: Tehnologija je bila potrjena na baterijah za tablične računalnike, za uporabo v električnih avtomobilih pa bodo potrebna še dodatna testiranja.

Proizvodnja in komercializacija

Glavna prednost tega odkritja je možnost hitre uvedbe v industrijo.

• Enostavna zamenjava: Ker gre le za zamenjavo tekočine (elektrolita), proizvajalci ne potrebujejo nove opreme ali sprememb v proizvodnem procesu.
• Stroški: Čeprav so surovine nekoliko dražje, bi bila cena pri masovni proizvodnji na podobni ravni kot pri sedanjih baterijah.
• Časovni okvir: Raziskovalci se že pogovarjajo s proizvajalci; pričakuje se, da bi se tehnologija na trgu lahko pojavila v treh do petih letih.

URL: https://edition.cnn.com/science/new-battery-design-could-prevent-fires-spc