Wybuchające baterie to coraz większy problem
Szczelne wnętrze samolotu pasażerskiego gdzieś wysoko nad oceanem, tysiące kilometrów od brzegu, a tymczasem bateria litowo-jonowa laptopa jednego pasażerów zaczyna się palić.
Awarie akumulatorów litowo-jonowych przewożonych przez pasażerów samolotów stają się coraz większym problemem dla lotnictwa. Serwis CBS News informuje, że od 2021 roku co najmniej raz w tygodniu zdarza się incydent z baterią li-Ion w samolocie pasażerskim lecącym do USA.
Niebezpieczne baterie
Według wytycznych FAA (Federal Aviation Administration) bez dodatkowego zezwolenia na pokład samolotu pasażer może wziąć urządzenie zawierające akumulator litowo-jonowy o pojemności do 100 Wh. Wszelkie zapasowe baterie ładowalne Li-Ion muszą podczas lotu przebywać w bagażu podręcznym w kabinie pasażerskiej.
Takie środki ostrożności są podjęte nie bez powodu. Liczba incydentów z pożarami ogniw litowo-jonowych wzrosła o 42% w ciągu ostatnich pięciu lat. Pokład samolotu jest miejscem, gdzie ewentualny zapłon baterii może stwarzać szczególne zagrożenie. Jest szczelnie zamknięty, więc toksyczne spaliny wydzielane przez płonący akumulator nie mają gdzie uciec. Dodatkowo bardzo trudno jest ugasić takie urządzenie.
Problem jest na tyle poważny, że niektóre linie lotnicze wyposażyły swoje samoloty w specjalne torby termoizolacyjne. Pozwalają one zamknąć urządzenie z tlącym się akumulatorem i w ten sposób zyskać czas potrzebny na dotarcie do lotniska i wylądowanie. Choć sama torba nie gasi urządzenia, spowalnia tempo spalania i ogranicza emisję toksycznego dymu do kabiny.
Dlaczego ogniwa li-Ion mogą się zapalić
Typowe ogniwo litowo-jonowe składa się z zespołu katody zawierającej z reguły tlenki metali oraz zespołu anody wykonanej ze struktury węglowej i miedzi. Są one rozdzielone separatorem, poprzez który mogą przenikać jony litu. Proces ładowania i rozładowania powoduje akumulację jonów litu w jednym z ośrodków. W większości przypadków całość ma formę płaskiej „kanapki” zawiniętej w rulon, w ogniwie cylindrycznym.
Nadmierne rozgrzanie takiego ogniwa może uszkodzić separator (np. przetopić go), w wyniku czego dochodzi do zwarcia i przepływu bardzo dużego prądu wewnątrz baterii. To może być tzw. punkt bez powrotu, za którym reakcja uzyskuje wszystko, co jest potrzebne do jej podtrzymania. Duży prąd powoduje gwałtowny wzrost temperatury ogniwa i jego dalsze uszkadzanie. Lit zaś reaguje z tlenem spalając się.
Zdarza się, że nawet zatopienie takiego ogniwa w wodzie nie powoduje jego zgaszenia. W niektórych typach baterii, gdy stopieniu ulegną elektrody, może być wytwarzany tlen, więc pożar staje się całkowicie samowystarczalny (przynajmniej do pewnego momentu). Stale postępująca miniaturyzacja ogniw litowo-jonowych sprawia, że jej elementy składowe stają się coraz mniejsze. Gdy np. separator będzie bardzo cienki, nawet niewielka wada produkcyjna może spowodować katastrofę.
Baterie, które się nie palą
Startup Pure Lithium pracuje nad nowym typem ogniw, które są bezpieczne, a zarazem równie wydajne jak litowo-jonowe. To ogniwa litowo-metalowe, w których jony litu zostały zastąpione metalicznym litem.
Moje podejście polega na wynalezieniu składu chemicznego baterii, który jest niepalny – Donald R. Sadoway, emerytowany profesor chemii materiałowej uniwersytetu MIT
Baterie tego typu nie zapalą się, choćby zostały uszkodzone mechanicznie i potraktowane palnikiem. Można powiedzieć, że prototypy ogniw są gotowe, a startup skupia się teraz na dopracowaniu technologii do stanu zdatnego do wprowadzenia na rynek. Według założycieli firmy, proces powinien potrwać ok. siedmiu lat.
Choć wydaje się, że to sporo, warto czekać, gdyż według szacunków takie ogniwa mogą osiągnąć dużo większą gęstość energetyczną od litowo-jonowych. I co najważniejsze – nie grożą niebezpiecznym samospaleniem.
Może Cię zainteresować:
Zapraszamy Was na nasz nowy kanał na YouTube – tvtech, który jest poświęcony zagadnieniom związanym z nowymi technologiami. Znajdziecie tam liczne porady dotyczące problemów z komputerami, konsolami, smartfonami i sprzętem dla graczy.
