Nová baterie může změnit bezpečnost elektromobilů. Čínský sodíkový akumulátor nevybuchne ani při 300 °C

Čínští vědci pracují na odolné baterii

Tepelný únik patří k nejnebezpečnějším typům selhání baterie. Jakmile se uvnitř článku spustí řetězová reakce, teplota může velmi rychle růst a celý proces se pak jen těžko zastavuje. Na tento problém se zaměřil tým z Čínské akademie věd vedený profesorem Jung Šeng Chuem z Ústavu fyziky, který představil nový přístup ke zvýšení bezpečnosti akumulátorů.

Základem řešení je nehořlavý polymerizovatelný elektrolyt. Při překročení teploty přibližně 150 °C má tento materiál projít změnou struktury a velmi rychle ztuhnout do husté pevné vrstvy. 

Tím se uvnitř baterie vytvoří ochranná bariéra, která výrazně omezí přenos tepla i další šíření nebezpečné reakce a poskytne systému čas ji zastavit ještě před přechodem do fáze uvolňování plynů, požáru nebo exploze.

Tepelný únik se obvykle popisuje jako stav, kdy vnitřní teplota článku roste rychlostí vyšší než o 20 °C za minutu. Jde o extrémně nebezpečný scénář, který je obzvlášť závažný zejména u elektromobilů a velkých stacionárních úložišť energie, kde je v malém prostoru soustředěno velmi vysoké množství energie a případné selhání jednoho článku může ohrozit celý systém.

Baterie obstála ve velkém mrazu i vedru

Bezpečnostní koncept byl ověřen na válcovém sodíkovém článku s kapacitou 3,5 Ah. Testy ukázaly úplné potlačení tepelného úniku i v extrémních podmínkách. Při zkoušce probodnutí hřebíkem, která simuluje vnitřní zkrat, nedošlo k žádnému kouři, požáru ani explozi. Článek zůstal stabilní i při postupném zahřívání až na 300 °C, což výrazně překračuje běžné provozní limity.

Zároveň je nutné zdůraznit, že výsledky vycházejí z testování konkrétního typu článku a jeho velikosti v laboratorních podmínkách. Přenos těchto vlastností na větší bateriové sestavy, odlišné chemie nebo jiné konstrukční formáty bude vyžadovat další výzkum, optimalizaci a dlouhodobé ověřování v reálném provozu.

Navzdory důrazu na bezpečnost si článek baterie zachoval velmi dobré parametry výkonu. Dosahuje energetické hustoty 211 Wh na kilogram a pracuje ve velmi širokém teplotním rozsahu od -40 do 60 °C. Přitom si udržuje stabilitu i při napětí nad 4,3 V.

Pokud se podaří technologii dále škálovat, může najít využití v elektromobilitě, těžké nákladní dopravě i velkých energetických úložištích, kde je bezpečnost jedním z klíčových faktorů dlouhodobého provozu.

Zdroj: Interesting Engineering