Hoe kan ik de batterij veiliger maken? Industrie: geleidelijke verbetering is betrouwbaarder dan ondermijning

Volgens de buitenlandse media The Verge ontploffen batterijen soms. Die explosievideo's zijn eng, maar wetenschappers en startups hebben hard gewerkt om veiligere batterijen te bouwen. Ze verbeteren het batterijontwerp en testen nieuwe materialen, in de hoop het veiligheidsprobleem voor eens en voor altijd op te lossen. Maar elke methode lijkt een valkuil te hebben, en de meest praktische oplossing van dit moment is misschien wel de saaiste.

Er zijn drie strategieën om de batterij te verbeteren: vermijd het gebruik van ontvlambare vloeistoffen als vaste batterij; Maak de batterijmodule brandveilig; Wijzig de bestaande functionele kenmerken van de batterij enigszins. Wat de batterijen betreft, kan deze verandering langzaam komen.

Voor het probleem van batterijbrand is een alom gehypte oplossing vaste batterijen. Het idee is simpel: gebruik vaste materialen als elektrolyten in plaats van brandbare vloeibare elektrolyten; Het is onwaarschijnlijk dat vaste batterijen vlam vatten. Het is echter voor ionen moeilijker om zich in vaste stof te verplaatsen dan in vloeistof, wat betekent dat vaste batterijen moeilijk te ontwerpen en duur zijn en prestatieproblemen kunnen hebben.

Er zijn drie hoofdmethoden om solide batterijen te maken. Michael Zimmerman, materiaalwetenschapper aan de Tufts University en oprichter van Ionic materials, een bedrijf voor solide batterijen, legde uit dat je keramiek, glas of polymeren kunt gebruiken om elektrolyten te maken.

Keramiek en glas zijn bros. Zodra je druk uitoefent, zijn ze gemakkelijk te kraken. Bovendien zijn ze moeilijk in grote hoeveelheden te produceren en stoten ze soms giftige gassen uit tijdens het productieproces. Sommige polymeren kunnen ionen geleiden, maar werken meestal alleen bij extreem hoge temperaturen. Het team van Zimmerman ontwikkelde een polymeer dat ionen geleidt bij kamertemperatuur, maar ook vlamvertragend is.

Momenteel werkt Ionic Materials samen met batterijfabrikanten. Zimmerman hoopt dergelijke batterijen in de komende twee tot drie jaar te maken.

Een andere strategie om veiliger batterijen te vinden is om de elektrolyt zelf brandveilig te maken, ook al is deze nog vloeibaar. Surya Moganty is de Chief Technology Officer van NOHMs Technologies. Ze ontwikkelen elektrolyten met behulp van "ionische vaste stoffen", die vergelijkbaar zijn met zouten, maar bij kamertemperatuur vloeibaar zijn.

Door dit materiaal in de elektrolyt te stoppen, worden ze vlamvertragend, maar de levensduur van de batterij zal ook problematisch zijn. NOHMs verbetert de formule met als doel de batterij met behulp van zijn technologie 500 cycli mee te laten gaan.

Nu is de meest effectieve strategie misschien niet het substantieel veranderen van het batterijontwerp en het opnieuw vormgeven van de batterij, maar het bestuderen van de bestaande kenmerken van de batterij en deze vervolgens beetje bij beetje te verbeteren. Zo bevat de accu al een accumanagementsysteem, dat wordt gebruikt om de werking van de accu te monitoren en te detecteren of er een probleem is. Een nuttige oplossing is om dergelijke systemen beter te maken. Het managementsysteem maakt immers al deel uit van elke batterij en fabrikanten hoeven geen innovatieve en dure manieren te vinden om nieuwe technologieën te integreren.

"Bedrijven kunnen geavanceerde sensoren of andere methoden gebruiken om batterijgegevens te verzamelen, vooral in grote apparaten waarbij het batterijsysteem uit duizenden batterijen bestaat." Ian McClenny, een analist bij batterijonderzoeksinstituut Navigant Research, wees erop dat "het nauwkeurig de batterijen kan lokaliseren waarvan de prestaties niet aan de norm voldoen, wat nuttig is om de levensduur van de batterij te verlengen."

Het batterijveiligheidsbedrijf Amionx uit San Diego volgt deze aanpak. Bill Davidson, de Chief Operating Officer van het bedrijf, zei dat zijn aanpak, bekend als SafeCore, de laatste verdedigingslinie was. SafeCore verandert de componenten van de batterij zelf niet.

Net als andere bedrijven richt Amionx zich op het licentiëren van technologie aan bestaande batterijfabrikanten. Maar als de vooruitgang te langzaam gaat, zullen ze overwegen om hun eigen batterijen te maken en deze op de markt te brengen. Davidson zei: "Als ik dergelijke producten in 2019 niet op de markt zie, zal ik erg teleurgesteld zijn."