Kuinka tehdä akusta turvallisempi? Toimiala: asteittainen parantaminen on luotettavampaa kuin kumoaminen

Ulkomaisen median The Vergen mukaan akut räjähtävät joskus. Nuo räjähdysvideot ovat pelottavia, mutta tiedemiehet ja startupit ovat tehneet kovasti töitä rakentaakseen turvallisempia akkuja. He parantavat akun suunnittelua ja testaavat uusia materiaaleja toivoen, että turvallisuusongelma ratkaistaan ​​lopullisesti. Mutta jokaisessa menetelmässä näyttää olevan ansa, ja tällä hetkellä käytännöllisin ratkaisu voi olla tylsin.

Akun parantamiseksi on kolme strategiaa: vältä syttyvien nesteiden käyttöä kiinteänä akuna; Tee akkumoduulista tulenkestävä; Muuta akun olemassa olevia toiminnallisia ominaisuuksia hieman. Ainakin akkujen osalta tämä muutos saattaa tulla hitaasti.

Akkujen tulipalon ongelmaan laajalti mainostettu ratkaisu on kiinteät akut. Idea on yksinkertainen: käytä kiinteitä materiaaleja elektrolyytteinä syttyvien nestemäisten elektrolyyttien sijaan; Kiinteät akut eivät todennäköisesti syty tuleen. Ionien on kuitenkin vaikeampaa liikkua kiinteässä kuin nesteessä, mikä tarkoittaa, että kiinteät akut ovat vaikeasti suunniteltavat, kalliita ja niissä voi olla suorituskykyongelmia.

Kiinteiden akkujen valmistamiseksi on kolme päämenetelmää. Michael Zimmerman, materiaalitutkija Tuftsin yliopistosta ja Ionic-materiaalien perustaja, kiinteä akkuyhtiö, selitti, että voit käyttää keramiikkaa, lasia tai polymeerejä elektrolyyttien valmistukseen.

Keramiikka ja lasi ovat hauraita. Kun painat, ne ovat helppo murtaa. Lisäksi niitä on vaikea tuottaa suuria määriä ja joskus niistä vapautuu myrkyllisiä kaasuja valmistusprosessissa. Polymeerien osalta jotkut voivat johtaa ioneja, mutta yleensä ne toimivat vain erittäin korkeissa lämpötiloissa. Zimmermanin tiimi kehitti polymeerin, joka johtaa ioneja huoneenlämpötilassa, mutta on myös palonestoaine.

Tällä hetkellä Ionic materials tekee yhteistyötä akkuvalmistajien kanssa. Zimmerman toivoo valmistavansa tällaisia ​​akkuja seuraavien kahden tai kolmen vuoden aikana.

Toinen strategia turvallisempien akkujen löytämiseksi on tehdä itse elektrolyytistä tulenkestävä, vaikka se on vielä nestemäistä. Surya Moganty on NOHMs Technologiesin teknologiajohtaja. He kehittävät elektrolyyttejä käyttämällä "ionisia kiinteitä aineita", jotka ovat samanlaisia ​​kuin suolat, mutta ovat nesteitä huoneenlämpötilassa.

Tämän materiaalin laittaminen elektrolyyttiin tekee niistä paloa hidastavia, mutta akun käyttöikä on myös ongelmallinen. NOHMs parantaa kaavaa tavoitteenaan saada akku sen teknologian avulla kestämään 500 sykliä.

Nyt tehokkain strategia ei ehkä ole muuttaa akun rakennetta oleellisesti ja muotoilla akkua uudelleen, vaan tutkia akun olemassa olevia ominaisuuksia ja sitten parantaa sitä pikkuhiljaa. Esimerkiksi akussa on jo valmiiksi akunhallintajärjestelmä, jonka avulla valvotaan akun toimintaa ja havaitaan, onko siinä vika. Hyödyllinen ratkaisu on parantaa tällaisia ​​järjestelmiä. Hallintajärjestelmähän on jo osa jokaista akkua, eikä valmistajien tarvitse löytää innovatiivisia ja kalliita tapoja integroida uusia teknologioita.

"Yritykset voivat käyttää kehittyneitä antureita tai muita menetelmiä akkutietojen keräämiseen, etenkin suurissa laitteissa, joissa akkujärjestelmä koostuu tuhansista akuista." Akkututkimuslaitoksen Navigant Researchin analyytikko Ian McClenny huomautti, että "se voi paikantaa tarkasti akut, joiden suorituskyky ei täytä standardia, mikä auttaa pidentämään akun käyttöikää."

San Diegon akkuturvallisuusyhtiö Amionx noudattaa tätä lähestymistapaa. Bill Davidson, yhtiön operatiivinen johtaja, sanoi, että sen lähestymistapa, joka tunnetaan nimellä SafeCore, oli viimeinen puolustuslinja. SafeCore ei muuta itse akun osia.

Kuten muutkin yritykset, Amionx keskittyy lisensoimaan teknologiaa olemassa oleville akkuvalmistajille. Mutta jos edistyminen on liian hidasta, he harkitsevat omien akkujen valmistamista ja niiden saattamista markkinoille. Davidson sanoi: "Jos en näe tällaisia ​​tuotteita markkinoilla vuonna 2019, olen erittäin pettynyt."