Lepsze akumulatory

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Niektórzy użytkownicy smartfonów Samsung Galaxy Note7 w ubiegłym roku na własnej skórze przekonali się, że akumulatory litowo-jonowe powszechnie używane w urządzeniach elektronicznych mogą się zapalać, a czasem nawet eksplodować. Zawierają one ciekły elektrolit, którym jest rozpuszczalnik organiczny z dodatkiem soli litu. Ruch jonów pomiędzy elektrodami oddzielonymi porowatą membraną umożliwia przepływ prądu. Ciekłe elektrolity są podatne na tworzenie się dendrytów, mikroskopijnych włókien litu, które mogą powodować wewnętrzne zwarcia i gwałtowny wzrost temperatury akumulatora. Badacze stwierdzili niedawno, że zastosowanie elektrolitów gazowych może poprawić parametry akumulatorów i zwiększyć bezpieczeństwo ich używania.

Cyrus Rustomji z University of California w San Diego i jego współpracownicy testowali niedawno elektrolit, w którym jako rozpuszczalnik zastosowano skroplony fluorometan zdolny równie skutecznie absorbować sole litu, jak standardowe odpowiedniki. Okazało się, że eksperymentalny układ, który przeszedł 400 cykli pełnego naładowania i rozładowania, zachowywał się prawie jak nowy, podczas gdy standardowy akumulator litowo-jonowy poddany takiej samej próbie działał około 20% tego czasu. W akumulatorze ze skroplonym gazem nie zauważono również powstawania dendrytów. Wyniki badań zostały opublikowane w czerwcu br. w Science.

Jeżeli obudowa standardowego akumulatora litowo-jonowego zostanie przebita i przy okazji uszkodzeniu ulegnie membrana rozdzielająca elektrody, może nastąpić ich zwarcie. Skutkiem tego jest przegrzanie się akumulatora i zapalenie się elektrolitu nasyconego silnie reaktywnymi związkami litu. (Czynnikiem sprzyjającym temu scenariuszowi jest tlen wnikający do wnętrza.) Jednak fluorometan ma postać ciekłą tylko w odpowiednio wysokim ciśnieniu i jeżeli obudowa zostanie przebita, to, jak wyjaśnia Rustomji, główny autor artykułu opublikowanego w Science, elektrolit zamieni się w gaz i wydostanie na zewnątrz. Ponieważ „nie ma ośrodka, w którym mogą poruszać się jony”, nie dojdzie do pożaru. Nowe akumulatory w przeciwieństwie do standardowych działają bezproblemowo w niskiej temperaturze – nawet przy –60°C – co umożliwi, na przykład, ich wykorzystanie do zasilania aparatury w dronach i balonach latających na dużej wysokości, przewiduje Rustomji.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.