Когда батареи используются ненадлежащим образом или находятся под низким качеством, они иногда загораются или взрываются. Ученые и стартапы уже давно привержены созданию более безопасных батарей. Они стремятся разрабатывать и тестировать новые материалы, надеясь решить проблемы раз и навсегда. Но кажется, что каждый Методы имеют проблемы, которые трудно решить, и теперь наиболее практичным решением может быть наиболее консервативное решение.
Существует три основных шага для повышения безопасности батареи: аккумуляторный электролит избегает использования легковоспламеняющихся жидкостей, компоненты аккумулятора должны быть огнестойкими, улучшать существующие функции безопасности в батарее. Это медленные изменения для аккумулятора.
Для технических исследователей важно понять основы работы батареи и причины отказа батареи. Очевидно, что большинство людей говорят о литий-ионных аккумуляторах, которые являются наиболее распространенным типом батареи, потому что литиевые батареи могут обеспечить так много энергии. Магниевые батареи (которые разряжаются очень медленно) и серные батареи разрабатываются (недолговечны), но литиево-ионные аккумуляторы по-прежнему остаются основными на рынке.
Литиево-ионные батареи в основном состоят из двух электродов или проводников. Ионы лития в электролите движутся с одной стороны на другую. Электролит в батарее является легковоспламеняющимся химическим веществом.
Существует несколько разных причин взрыва или пожара батареи. Наиболее распространенным является то, что слишком много тепла или плохой дизайн батареи могут привести к тому, что электролит реагирует таким образом, что генерирует тепло. Это явление «теплового убегания» заставляет батарею загореться или взорваться. Производители аккумуляторов обычно размещают распорки между двумя полюсами батареи, чтобы предотвратить их контакт. Если диафрагма не срабатывает, она загорится или взорвется, что происходит с батареями мобильного телефона Samsung.
Итак, как решить эту проблему?
Сегодня рекламное решение заключается в разработке твердотельных литиево-ионных батарей. Идея проста: вместо использования легковоспламеняющихся жидких электролитов электролиты изготавливаются из твердых материалов, твердотельные литиево-ионные батареи с меньшей вероятностью взрываются или загораются. Твердые частицы сложнее, чем жидкости, а это означает, что твердотельные батареи сложно спроектировать, дорогостоящие и могут иметь проблемы с производительностью.
Майкл Циммерман, научный сотрудник Университета Тафтса в Соединенных Штатах, основатель твердотельной ионно-литиевой аккумуляторной компании Ion Materials, объясняет, что для производства электролитов можно использовать керамику, стекло или полимеры.
Керамика и стекло имеют хрупкие свойства и могут легко разрушаться, как только наносится давление. Циммерман говорит, что керамика и стекло также трудно производить массой, потому что людям требуется много батарей, что делает невозможным использование этих материалов в больших количествах. В процессе этих материалов иногда выделяются токсичные газы.
Другим материалом являются полимеры. Некоторые полимеры могут вести ионы, но обычно работают только при чрезвычайно высоких температурах. Команда Циммермана разработала полимер, который проводит ионы при комнатной температуре, но также является огнестойким. В видеоролике они демонстрируют, как вырезать их на кусочки, не загорая.
Теперь Ionic Materials работает с производителями аккумуляторов, которым необходимо изменить способ их подключения к новым полимерам. Циммерман говорит, что он надеется запустить батарею в ближайшие два или три года.
Два или три года звучат недолго, но есть люди, которые не могут дождаться промышленности ». Некоторые производители обещают, что в ближайшие два-три года на рынок войдут твердотельные литиево-ионные батареи. В последние годы инвесторы были на технологии твердотельных литиевых батарей. Прогресс становится все более и более нетерпимым », - сказал аналитик исследовательского института Navigant Research, специализирующийся на исследованиях батарей, Ян МакКленни.
МакКленни сказал, что некоторые производители электромобилей заявили, что сделали прорывы в твердотельной ионно-литиевой аккумуляторной технологии.
Но McClenny считает, что почти все твердотельные литий-ионные батареи не производятся на коммерческой основе.
Основным драйвером, использующим инновации батареи, является электромобиль, и теперь большинство твердотельных литиево-ионных батарей работают полтора года. Это может быть приемлемо для мобильных телефонов, но для дорогих электромобилей это почти Это невозможно.
Сурья Моганти (Surya Moganty), главный технический директор NOHM Technologies, сказал, что еще одна стратегия поиска более безопасной батареи заключается в том, чтобы сделать электролит самовоспламеняющимся, даже несмотря на то, что он все еще жидкий. Они используют «ионные твердые вещества» для разработки электролитов, похожих на соль, но Это жидкость при комнатной температуре.
Использование этого материала в электролите делает их огнезащитными, но также могут быть проблемы с батарейным питанием. NOHM улучшает состав, так что батареи, использующие его технологию, могут выдерживать до 500 циклов зарядки и разрядки, а также работать с производителями. Лицензия на получение технологии. Аналогичная проблема вызвала у исследователей, которые в прошлом году разработали аккумулятор на водной основе, который безопасен. Напряжение ячейки может достигать 4 вольт, такое же напряжение, что и органический электролит, но заряд Цикл разрядки составляет всего около 70. Как отметил Моганти, производители аккумуляторов надеются, что эта батарея рассчитана на как минимум 500 циклов зарядки и разрядки.
Моганти сказал, что среди этих захватывающих технологий, похоже, нет зрелой технологии.
Теперь, наиболее эффективная стратегия не может исходить от крупных технологических изменений или заново изобрести новую батарею. Вместо того, чтобы существующие возможности улучшили батареи. Например, система управления батареями уже содержит батарею, которая представляет собой систему для мониторинга работы батареи Программное обеспечение может обнаружить, есть ли проблема с батареей.
McClenny сказал ", чтобы определить стандартные батареи могут продлить срок службы батареи.
Это похоже на Сан-Диего, компания батареи безопасности бизнеса Amionx принято, компания Amionx отделена от батареи американской компании Lithium Energy в компании, ее исследование для американского военного пожаробезопасный батареи.
Билл Дэвидсон (Bill Davidson), главный операционный директор компании, сказал, что их технологическое название - SafeCore, последняя линия защиты для безопасности батареи. Технология SafeCore не меняет компоненты самой батареи, она использует только слой изоляции внутри батареи, который может быть заблокирован перед огнем Разрыв. При срабатывании перегретого или слишком высокого напряжения этот слой изоляционного материала нарушит соединение между электродами батареи и отрегулирует ток через аккумулятор.
Хотя взрыв батареи привлек большое внимание, как и Samsung Galaxy Note 7, но со статистической точки зрения, сегодняшняя батарея более безопасна, чем в прошлом.
Технические соображения говорят о том, что теоретически литий-ионные батареи достигают 90% максимального срока службы батареи, и многие производители стремятся к более быстрому развитию. , более мощная батарея.
МакКленни сказал, что если компании будут принимать дополнительные улучшения, а не быстро найти решение для увеличения мощности и плотности мощности, то батареи, которые они производят, могут быть более устойчивыми.
