كيفية جعل البطارية أكثر أمانا؟ الصناعة: التحسين التدريجي أكثر موثوقية من التخريب

ووفقا لوسائل الإعلام الأجنبية The Verge، تنفجر البطاريات في بعض الأحيان. إن مقاطع الفيديو الخاصة بالانفجارات مخيفة، لكن العلماء والشركات الناشئة يعملون بجد لبناء بطاريات أكثر أمانًا. إنهم يقومون بتحسين تصميم البطارية واختبار مواد جديدة، على أمل حل مشكلة السلامة بشكل نهائي. ولكن يبدو أن كل طريقة بها فخ، والحل الأكثر عملية في الوقت الحاضر قد يكون الأكثر مللاً.

هناك ثلاث استراتيجيات لتحسين البطارية: تجنب استخدام السوائل القابلة للاشتعال كبطارية صلبة؛ جعل وحدة البطارية مقاومة للحريق؛ قم بتعديل الخصائص الوظيفية الحالية للبطارية قليلاً. على الأقل فيما يتعلق بالبطاريات، قد يأتي هذا التغيير ببطء.

بالنسبة لمشكلة حريق البطارية، فإن الحل الذي تم الترويج له على نطاق واسع هو البطاريات الصلبة. الفكرة بسيطة: استخدام المواد الصلبة كإلكتروليتات بدلاً من إلكتروليتات سائلة قابلة للاشتعال؛ من غير المرجح أن تشتعل النيران في البطاريات الصلبة. ومع ذلك، يصعب على الأيونات التحرك في الحالة الصلبة مقارنة بالسائلة، مما يعني أن البطاريات الصلبة صعبة التصميم ومكلفة وقد تواجه مشاكل في الأداء.

هناك ثلاث طرق رئيسية لصنع البطاريات الصلبة. وأوضح مايكل زيمرمان، عالم المواد في جامعة تافتس ومؤسس شركة المواد الأيونية، وهي شركة بطاريات صلبة، أنه يمكنك استخدام السيراميك أو الزجاج أو البوليمرات لصنع الشوارد الكهربائية.

السيراميك والزجاج هشان. بمجرد الضغط عليها، من السهل أن تتشقق. بالإضافة إلى ذلك، يصعب إنتاجها بكميات كبيرة، وفي بعض الأحيان تنبعث منها غازات سامة أثناء عملية التصنيع. فيما يتعلق بالبوليمرات، يمكن لبعضها توصيل الأيونات، ولكنها عادةً ما تعمل فقط في درجات حرارة عالية جدًا. قام فريق زيمرمان بتطوير بوليمر يقوم بتوصيل الأيونات في درجة حرارة الغرفة، ولكنه أيضًا مثبط للهب.

في الوقت الحاضر، تتعاون المواد الأيونية مع الشركات المصنعة للبطاريات. ويأمل زيمرمان أن يصنع مثل هذه البطاريات خلال السنتين أو الثلاث سنوات القادمة.

هناك إستراتيجية أخرى لإيجاد بطاريات أكثر أمانًا وهي جعل الإلكتروليت نفسه مقاومًا للحريق، على الرغم من أنه لا يزال سائلاً. سوريا موغانتي هو الرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في NOHMs Technologies. إنهم يطورون إلكتروليتات باستخدام "المواد الصلبة الأيونية"، والتي تشبه الأملاح ولكنها سوائل في درجة حرارة الغرفة.

إن وضع هذه المادة في المنحل بالكهرباء سيجعلها مثبطة للهب، لكن عمر البطارية سيكون أيضًا مشكلة. تعمل NOHMs على تحسين الصيغة بهدف جعل البطارية التي تستخدم تقنيتها تدوم 500 دورة.

الآن، قد لا تكون الإستراتيجية الأكثر فعالية هي إجراء تغيير جوهري في تصميم البطارية وإعادة تشكيلها، ولكن دراسة الخصائص الحالية للبطارية، ومن ثم تحسينها شيئًا فشيئًا. على سبيل المثال، تحتوي البطارية بالفعل على نظام إدارة البطارية، والذي يستخدم لمراقبة تشغيل البطارية واكتشاف ما إذا كانت هناك مشكلة. والحل المفيد هو تحسين هذه الأنظمة. ففي نهاية المطاف، يعد نظام الإدارة بالفعل جزءًا من كل بطارية، ولا يحتاج المصنعون إلى إيجاد طرق مبتكرة ومكلفة لدمج التقنيات الجديدة.

"يمكن للمؤسسات استخدام أجهزة استشعار متقدمة أو طرق أخرى لجمع بيانات البطارية، خاصة في الأجهزة الكبيرة حيث يتكون نظام البطارية من آلاف البطاريات." وأشار إيان ماكليني، المحلل في معهد أبحاث البطاريات Navigant Research، إلى أنه "يمكنه تحديد موقع البطاريات التي لا يفي أداؤها بالمعايير بدقة، وهو ما يساعد على إطالة عمر البطارية".

وتتخذ شركة Amionx لسلامة البطاريات في سان دييغو هذا النهج. وقال بيل ديفيدسون، الرئيس التنفيذي للعمليات في الشركة، إن نهجها، المعروف باسم SafeCore، كان خط الدفاع الأخير. لا يقوم SafeCore بتغيير مكونات البطارية نفسها.

مثل الشركات الأخرى، تركز Amionx على ترخيص التكنولوجيا لمصنعي البطاريات الحاليين. ولكن إذا كان التقدم بطيئًا للغاية، فسوف يفكرون في صنع بطارياتهم الخاصة وطرحها في السوق. وقال ديفيدسون: "إذا لم أر مثل هذه المنتجات في السوق في عام 2019، فسوف أشعر بخيبة أمل كبيرة".