Samozapłony akumulatorów w samochodach to jedna z głównych linii oskarżenia przeciwko autom elektrycznym. Polscy naukowcy z Zespołu Technologii Materiałów i Nanomateriałów Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego – o których było już głośno za sprawą pomysłu na wytwarzanie ekologicznych katod – wiedzą jak temu zapobiegać. Wszystko bazuje na oszczędnym dokładaniu do nich węgla.
„Materiał węglowy dodawany do akumulatorów ma na celu zapewnić odpowiednie przewodnictwo elektryczne. Dotychczas stosowane technologie nie pozwalają jednak w precyzyjny sposób rozmieszczać cząsteczek węglowych pomiędzy ziarnami materiałów aktywnych. W rezultacie do akumulatorów dodawane są znaczne ilości węgla, a im jest go więcej, tym mniejsze są możliwości zagęszczania w nich energii. Ponieważ akumulator podczas pracy podlega wahaniom temperatury, przy nierównomiernie rozmieszczonych cząsteczkach materiału węglowego wzrasta ryzyko uruchomienia nieodwracalnej reakcji samozapłonu akumulatora„, wyjaśnia prof. Marcin Molenda z UJ.
Stąd wraz ze swoim Zespołem Technologii Materiałów i Nanomateriałów proponują cienką powłokę węglową (CCL – Carbon Conductive Layer) zabezpieczającą akumulator przed samozapłonem. To nanotechnologiczna metoda precyzyjnego pokrywania zawartych w magazynach energii materiałów aktywnych (katodowych i/lub anodowych) cienką powłoką węglową o grubości zaledwie kilku nanometrów. Naukowcy z UJ wiedzą, w jaki sposób ustalać grubość takiej powłoki na etapie produkcji materiału do baterii, dzięki czemu można zaprojektować akumulator ustalając takie parametry, jak czas rozładowania czy limity obciążeń. Powłoka jest na tyle skuteczna, że w akumulatorach nie trzeba stosować żadnego dodatku materiału węglowego. Ryzyko samozapłonu zostaje więc praktycznie wyeliminowane.
„Powłoka CCL eliminuje takie ryzyko, ponieważ ziarna materiału aktywnego w akumulatorze są szczelnie pokryte powłoką, przez co są one od siebie skutecznie oddzielone. Taka bateria, nawet gdy dojdzie w niej do zwarcia, będzie rozładowywać się znacznie wolniej i nie ulegnie samozapłonowi. Powłoka CCL pokrywa na tyle szczelnie i trwale materiał aktywny, że nawet w przypadku, gdy ma on porowatą strukturę, dostaje się ona w zagłębienia, a przy znacznych wahaniach temperatur utrzymuje się na swojej pozycji” – mówi prof. Marcin Molenda.
Technologia opracowana przez jego zespół ma jeszcze dwie dodatkowe zalety. Oszczędne użycie węgla sprawia, że można w nich znacznie zagęszczać energię, a sama powłoka jest wytworzona w procesie tzw. zielonej chemii, czyli z ograniczeniem użycia i powstawania substancji obciążających środowisko. Po procesie polimeryzacji, w którym pośredniczy woda, następuje impregnacja materiału aktywnego i kontrolowana piroliza ze spalaniem wydzielonych gazów. Dzięki temu w produkcji nie powstają żadne odpady.
/Fot: David Henry//
Jeszcze nie dodano komentarza!