Πώς να κάνετε την μπαταρία ασφαλέστερη; Βιομηχανία: η σταδιακή βελτίωση είναι πιο αξιόπιστη από την ανατροπή

Σύμφωνα με το ξένο μέσο The Verge, οι μπαταρίες μερικές φορές εκρήγνυνται. Αυτά τα βίντεο με τις εκρήξεις είναι τρομακτικά, αλλά επιστήμονες και νεοφυείς επιχειρήσεις εργάζονται σκληρά για να δημιουργήσουν ασφαλέστερες μπαταρίες. Βελτιώνουν τον σχεδιασμό της μπαταρίας και δοκιμάζουν νέα υλικά, ελπίζοντας να λύσουν το πρόβλημα ασφάλειας μια για πάντα. Αλλά κάθε μέθοδος φαίνεται να έχει μια παγίδα και η πιο πρακτική λύση αυτή τη στιγμή μπορεί να είναι η πιο βαρετή.

Υπάρχουν τρεις στρατηγικές για τη βελτίωση της μπαταρίας: αποφύγετε τη χρήση εύφλεκτου υγρού ως στερεή μπαταρία. Κάντε τη μονάδα μπαταρίας πυρίμαχη. Τροποποιήστε ελαφρά τα υπάρχοντα λειτουργικά χαρακτηριστικά της μπαταρίας. Τουλάχιστον όσον αφορά τις μπαταρίες, αυτή η αλλαγή μπορεί να έρθει αργά.

Για το πρόβλημα της πυρκαγιάς των μπαταριών, μια ευρέως διαδεδομένη λύση είναι οι στερεές μπαταρίες. Η ιδέα είναι απλή: χρησιμοποιήστε στερεά υλικά ως ηλεκτρολύτες αντί για εύφλεκτους υγρούς ηλεκτρολύτες. Οι συμπαγείς μπαταρίες είναι απίθανο να πιάσουν φωτιά. Ωστόσο, είναι πιο δύσκολο για τα ιόντα να κινηθούν σε στερεά παρά σε υγρά, πράγμα που σημαίνει ότι οι στερεές μπαταρίες είναι δύσκολο να σχεδιαστούν, είναι ακριβές και μπορεί να έχουν προβλήματα απόδοσης.

Υπάρχουν τρεις κύριες μέθοδοι κατασκευής στερεών μπαταριών. Ο Michael Zimmerman, επιστήμονας υλικών στο Πανεπιστήμιο Tufts και ιδρυτής της Ionic Materials, μιας εταιρείας στερεών μπαταριών, εξήγησε ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κεραμικά, γυαλί ή πολυμερή για να φτιάξετε ηλεκτρολύτες.

Τα κεραμικά και το γυαλί είναι εύθραυστα. Μόλις ασκήσετε πίεση, είναι εύκολο να σπάσουν. Επιπλέον, είναι δύσκολο να παραχθούν σε μεγάλες ποσότητες και μερικές φορές εκπέμπουν τοξικά αέρια κατά τη διαδικασία παραγωγής. Όσον αφορά τα πολυμερή, μερικά μπορούν να αγώγουν ιόντα, αλλά συνήθως λειτουργούν μόνο σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Η ομάδα του Zimmerman ανέπτυξε ένα πολυμερές που μεταφέρει ιόντα σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά είναι επίσης επιβραδυντικό φλόγας.

Επί του παρόντος, η Ionic Materials συνεργάζεται με κατασκευαστές μπαταριών. Η Zimmerman ελπίζει να κατασκευάσει τέτοιες μπαταρίες τα επόμενα δύο με τρία χρόνια.

Μια άλλη στρατηγική για την εύρεση ασφαλέστερων μπαταριών είναι να καταστεί ο ίδιος ο ηλεκτρολύτης πυρίμαχος, παρόλο που είναι ακόμα υγρός. Η Surya Moganty είναι η Chief Technology Officer της NOHMs Technologies. Αναπτύσσουν ηλεκτρολύτες χρησιμοποιώντας «ιονικά στερεά», τα οποία είναι παρόμοια με τα άλατα αλλά είναι υγρά σε θερμοκρασία δωματίου.

Η τοποθέτηση αυτού του υλικού στον ηλεκτρολύτη θα τα κάνει επιβραδυντικά φλόγας, αλλά η διάρκεια ζωής της μπαταρίας θα είναι επίσης προβληματική. Η NOHMs βελτιώνει τη φόρμουλα με στόχο να κάνει τη μπαταρία χρησιμοποιώντας την τεχνολογία της να διαρκεί 500 κύκλους.

Τώρα, η πιο αποτελεσματική στρατηγική μπορεί να μην είναι η ουσιαστική αλλαγή του σχεδιασμού της μπαταρίας και η αναμόρφωση της μπαταρίας, αλλά η μελέτη των υπαρχόντων χαρακτηριστικών της μπαταρίας και, στη συνέχεια, η βελτίωση της σιγά σιγά. Για παράδειγμα, η μπαταρία περιέχει ήδη ένα σύστημα διαχείρισης μπαταρίας, το οποίο χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση της λειτουργίας της μπαταρίας και την ανίχνευση εάν υπάρχει πρόβλημα. Μια χρήσιμη λύση είναι να γίνουν καλύτερα τέτοια συστήματα. Εξάλλου, το σύστημα διαχείρισης είναι ήδη μέρος κάθε μπαταρίας και οι κατασκευαστές δεν χρειάζεται να βρίσκουν καινοτόμους και δαπανηρούς τρόπους για να ενσωματώσουν νέες τεχνολογίες.

«Οι επιχειρήσεις μπορούν να χρησιμοποιήσουν προηγμένους αισθητήρες ή άλλες μεθόδους για τη συλλογή δεδομένων μπαταρίας, ειδικά σε μεγάλες συσκευές όπου το σύστημα μπαταριών αποτελείται από χιλιάδες μπαταρίες». Ο Ian McClenny, αναλυτής στο ερευνητικό ινστιτούτο μπαταριών Navigant Research, επεσήμανε ότι «μπορεί να εντοπίσει με ακρίβεια τις μπαταρίες των οποίων η απόδοση δεν πληροί το πρότυπο, κάτι που είναι χρήσιμο για την παράταση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας».

Η εταιρεία ασφάλειας μπαταριών του Σαν Ντιέγκο Amionx ακολουθεί αυτήν την προσέγγιση. Ο Bill Davidson, ο διευθύνων σύμβουλος λειτουργίας της εταιρείας, είπε ότι η προσέγγισή της, γνωστή ως SafeCore, ήταν η τελευταία γραμμή άμυνας. Το SafeCore δεν αλλάζει τα εξαρτήματα της ίδιας της μπαταρίας.

Όπως και άλλες εταιρείες, η Amionx εστιάζει στην τεχνολογία αδειοδότησης σε υπάρχοντες κατασκευαστές μπαταριών. Αλλά αν η πρόοδος είναι πολύ αργή, θα σκεφτούν να φτιάξουν τις δικές τους μπαταρίες και να τις διαθέσουν στην αγορά. Ο Davidson είπε: «Αν δεν δω τέτοια προϊόντα στην αγορά το 2019, θα είμαι πολύ απογοητευμένος».