Rozpínavý polymer, který ochladí Li-Ionovou baterii

Američtí vědci vyvinuli termoresponzivní polymer, který zabrání selhání baterie kvůli přehřátí. Dokáže baterii v závislosti na její teplotě vypnout, ale nebrání jejímu opětovnému zapnutí. Opakovaně použitelná Li-Ionka se při příliš vysoké teplotě vypne a pracovat začne, až se zařízení zase ochladí.

Když se klasická baterie přebije, může dojít k požáru nebo až výbuchu

Inovace by mohla pomoci předejít požárům zařízení, která Li-Ionové baterie používají, tedy třeba i elektromobilů. Tento typ baterií sice pomohl rozšířit elektroniku mezi masy, ovšem jsou technologie, v nichž se u něj projevují vady – to je případ nového Boeingu 787.

Když se totiž baterie přebije nebo zkratuje, vyvolá sérii exotermických reakcí produkujících velmi vysokou teplotu. Protože její elektrolyt je vyrobený z hořlavého organického rozpouštědla, zkrat může vést k požáru, a když vzroste tlak, dokonce i k výbuchu.

„Nová“ baterie dokáže operovat s vysokou vodivostí a nízkým odporem

Sice už existují zařízení, která baterii vypnou, když je „přebitá“, ale často už ji nelze znovu použít. Ve snaze vyřešit tento problém hledal Zheng Chen, inženýr chemie ze Stanfordovy univerzity, spolu se svým týmem vhodný termoresponzivní materiál. Rozpustili polyethylen a smíchali ho se špičatými částicemi niklu potaženými grafenem. Vzniklou směsí potáhli elektrody baterie před tím, než je umístili do organického elektrolytu.

Při pokojové teplotě se částice niklu rovnoměrně rozmístí v 15µm polymerovém filmu a navzájem se dotýkají. Baterie dokáže operovat s vysokou elektrickou vodivostí a velmi nízkým odporem, jak mezi přilehlými ostny dochází k tzv. kvantovému tunelování.

Příznivá je také nízká cena

Když se objeví jakékoli nadměrné teplo, polymerový film se roztáhne. Tím se niklové částice oddělí od matice a elektrická vodivost ustane. Chen a jeho tým zaznamenali, že za méně než sekundu se odolnost článku masivně zvýší. Jakmile se baterie ochladí na pokojovou teplotu, polymerový film se zase stáhne, částice niklu se spojí a vodivost se obnoví.

A nejlepší na tom je, že jak nikl, tak polyethylen se dají sehnat za docela rozumnou cenu, takže by nemuselo trvat zase tak dlouho, než se začnou do baterií přidávat.