Elektromobily už relatívne čoskoro majú definitívne nahradiť tradičné spaľováky. Stále je tu však mnoho nedokonalostí, ktoré treba pred príchodom tejto budúcnosti vyladiť. Tie často zahŕňajú nabíjanie či dojazd batérie, no je tu aj pár rizík, ktoré síce sú zriedkavé, no za to sú veľmi nebezpečné. Konkrétne narážame na prípady samovznietenia batérie.
Kapitoly článku:
Dobrou správou však je, že odborníci neustále vymýšľajú nové spôsoby a riešenia, ako kľúčové problémy elektromobilov zmierniť či úplne odstrániť. A po novom sa týkajú aj samovznietenia akumulátora. Ako píše The Conversation, vo vedeckom časopise Nature bola publikovaná štúdia poukazujúca na vznik novej batérie, ktorá sa v prípade vzniku požiaru dokáže sama uhasiť.
Tento nový typ batérie nahrádza často používaný elektrolyt, ktorý je vysoko horľavý, za materiály používané v komerčne dostupných hasiacich prístrojoch.
Náhrada elektrolytu
Elektrolyt v batériách zabezpečuje pohyb iónov lítia, ktoré nesú elektrický náboj, cez separátor medzi kladnými a zápornými pólmi lítium-iónovej batérie. Plní teda kľúčovú úlohu. Odborníkom sa však podarilo upraviť cenovo dostupné chladiace kvapaliny tak, aby sa správali ako elektrolyty.
Ich riešenie fungovalo dobre v širokom rozsahu teplôt, konkrétne od -75 do 80 °C. Batérie s využitím chladiacich kvapalín dokázali efektívne odvádzať nahromadené teplo. No aj keď už došlo k vnútornému vznieteniu, batéria oheň veľmi rýchlo sama uhasila.
Batéria sa taktiež podrobila tzv. testu penetráciou klinca, ktorá figuruje ako bežná metóda na kontrolu kvality lítium-iónových batérií. Test je to celkom prostý– do batérie sa nabije klinec z nerezovej ocele, čo simuluje vnútorný skrat. Ak sa batéria vznieti, testom neprešla. „Samohasiaci“ akumulátor v tomto teste obstál na výbornú.
Kopa rizík
Lítium-iónové batérie sú používané v mnohých elektrických zariadeniach a elektrických vozidlách. Ako už bolo spomenuté, ich nevýhodou je nutnosť elektrolytu, ktorý je vysoko horľavý. Obsahuje totiž organické molekuly, ktoré môžu sťažiť únik tepla. Teplo sa tak akumuluje v batérii, čo vedie k urýchleniu nežiadúcich chemických procesov. Tie potom vedú k ešte vyšším teplotám, a teda k ešte väčšiemu množstvu škodlivých procesov. Popísať to možno ako efekt snehovej gule.
V extrémnych prípadoch môže teplota vo vnútri batérie v priebehu sekundy stúpnuť o desiatky či stovky stupňov, čo vedie k vzniku požiaru alebo výbuchu.
Lítium-iónové batérie sú nedokonalé aj v spojitosti s nabíjaním. Príliš rýchla obnova energie môže vyvolať chemické reakcie, pri ktorých sa na anóde batérie, čo je elektróda so záporným nábojom, vytvárajú veľmi ostré „ihly“ z lítia, inak známe ako dendrity. Tieto ihly neskôr preniknú cez separátor a dostanú sa k druhej elektróde, čím dôjde k vnútornému skratu batérie a prehriatiu.
Treba nové riešenia
Potreba nových, resp. bezpečnejších riešení je teda evidentná. Nahradenie horľavých elektrolytov nehorľavými materiálmi je dobrý začiatok. Týmto spôsobom sa totiž môže zlepšiť bezpečnosť lítium-iónových batérií, čo získa čas na menej rizikové dlhodobé úpravy a vylepšenia.
Odborníci chceli vyvinúť elektrolyt (resp. jeho alternatívu), ktorý by bol nehorľavý, ľahko by odvádzal teplo z batérie a mohol by fungovať v širokom rozsahu teplôt. Taktiež dbali na to, aby bol odolný a kompatibilný s akýmkoľvek chemickým zložením akumulátora. Problémom je, že mnoho známych nehorľavých organických rozpúšťadiel obsahuje fluór a fosfor, čo sú celkom drahé látky a navyše môžu mať škodlivé účinky na životné prostredie.
Šikovné mozgy však našli obchádzku – zamerali sa na úpravu cenovo dostupnejších chladiacich kvapalín, ktoré sa bežne používajú v hasiacich prístrojoch, a to tak, aby sa správali ako elektrolyty.
Konkrétne použili kvapalinu s názvom Novec 7300, ktorý sa vyznačuje nízkou toxicitou, nehorľavosťou a ekologickosťou. Kombináciou tejto kvapaliny s niekoľkými ďalšími, ktoré pomohli k zlepšeniu odolnosti, sa im podarilo vyvinúť elektrolyt s požadovanými vlastnosťami. Taktiež chceli, aby sa výsledná batéria mohla pohodlne nabíjať počas celého roka bez výraznej straty kapacity.
Dodávajú však, že ešte musia zistiť, či ich alternatívy k bežnému elektrolytu fungujú aj pri iných typoch batérií, ktoré sú aktuálne vo vývoji, ako sú napríklad sodíkovo-iónové, hliníkovo-iónové či zinkovo-iónové batérie.
No keďže majú podobné fyzikálne vlastnosti ako bežný elektrolyt, je vysoká pravdepodobnosť, že ich integrácia do širšej škály výrobných liniek bude bezproblémová. Otázkou je, či priemysel toto riešenie akceptuje.
