Η διαδικασία καταγράφεται για πρώτη φορά σε πραγματικό χρόνο και τρεις διαστάσεις
Από τα κινητά τηλέφωνα μέχρι τα ηλεκτρικά οχήματα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου άνοιξαν το δρόμο για μια νέα γενιά συσκευών. Σε σπάνιες περιπτώσεις όμως μπορεί να υπερθερμανθούν ή και να εκραγούν -μια διαδικασία που καταγράφεται τώρα για πρώτη φορά σε πραγματικό χρόνο και τρεις διαστάσεις.
Ερευνητές του University College του Λονδίνου χρησιμοποίησαν θερμική κάμερα και ισχυρές ακτίνες Χ για να παρατηρήσουν δύο τύπους μπαταριών λιθίου που εκτέθηκαν σε θερμοκρασίες 250 έως 300 βαθμών Κελσίου.
Η πρώτη μπαταρία υπερθερμαίνεται, λιώνει και εκρήγνυται
Οι εικόνες που συνέλεξαν -περίπου 1.000 καρέ το δευτερόλεπτο- δείχνουν ότι τα πρώτα στοιχεία που αρχίζουν να καταστρέφονται από τη θερμοκρασία δημιουργούν θύλακες αερίου και ταυτόχρονα απελευθερώνουν θερμότητα. Οι εξώθερμες αυτές αντιδράσεις οδηγούν με τη σειρά τους στο λιώσιμο ακόμα περισσότερων στοιχείων, ένα φαινόμενο αλυσιδωτής αντίδρασης που καταστρέφει τελικά τη μπαταρία.
Το τέλος έρχεται όταν ο χαλκός που περιέχουν οι μπαταρίες λιώσει σε θερμοκρασία γύρω στους 1.000 βαθμούς Κελσίου.
Οι εικόνες δείχνουν αέριο και λιωμένο υλικό να ξεχύνεται και από τις δύο μπαταρίες. Η μία μάλιστα εκρήγνυται, ενώ η δεύτερη διατηρεί το σχήμα της χάρη σε έναν εσωτερικό κυλινδρικό σκελετό -ένας σχεδιασμός που θα μπορούσε να περιορίσει σημαντικά τις βλάβες σε γειτονικά αντικείμενα.
Οι εικόνες που συνέλεξαν -περίπου 1.000 καρέ το δευτερόλεπτο- δείχνουν ότι τα πρώτα στοιχεία που αρχίζουν να καταστρέφονται από τη θερμοκρασία δημιουργούν θύλακες αερίου και ταυτόχρονα απελευθερώνουν θερμότητα. Οι εξώθερμες αυτές αντιδράσεις οδηγούν με τη σειρά τους στο λιώσιμο ακόμα περισσότερων στοιχείων, ένα φαινόμενο αλυσιδωτής αντίδρασης που καταστρέφει τελικά τη μπαταρία.
Το τέλος έρχεται όταν ο χαλκός που περιέχουν οι μπαταρίες λιώσει σε θερμοκρασία γύρω στους 1.000 βαθμούς Κελσίου.
Οι εικόνες δείχνουν αέριο και λιωμένο υλικό να ξεχύνεται και από τις δύο μπαταρίες. Η μία μάλιστα εκρήγνυται, ενώ η δεύτερη διατηρεί το σχήμα της χάρη σε έναν εσωτερικό κυλινδρικό σκελετό -ένας σχεδιασμός που θα μπορούσε να περιορίσει σημαντικά τις βλάβες σε γειτονικά αντικείμενα.
Χάρη στον εσωτερικό σκελετό της, η δεύτερη μπαταρία καταστρέφεται χωρίς έκρηξη
Όπως επισημαίνει η ερευνητική ομάδα, η μελέτη είναι η πρώτη που παρακολουθεί το φαινόμενο από την αρχή μέχρι το τέλος -προηγούμενες έρευνες για το θέμα απλά εξέταζαν μπαταρίες πριν και μετά την καταστροφή τους από υπερθέρμανση.
Κλειδί για την επιτυχία του πειράματος ήταν η Ευρωπαϊκή Ερευνητική Εγκατάσταση Σύγχροτρου στη Γκρενόμπλ της Γαλλίας, ένα γιγάντιο μηχάνημα που παράγει ισχυρές ακτίνες Χ για τη μελέτη της δομής διαφόρων υλικών. Για να μπορεί η δέσμη να σαρώσει όλες τις πλευρές, οι μπαταρίες περιστρέφονταν μέσα στον φούρνο του πειράματος.
Οι ερευνητές τονίζουν πάντως τα περιστατικά ανάφλεξης ή έκρηξης μπαταριών λιθίου είναι σπάνια, και οι θερμοκρασίες στις οποίες εξέθεσαν τις μπαταρίες υπερβαίνουν μακράν τις προδιαγραφές του κατασκευαστή.
Παρόλα αυτά, ατυχήματα συμβαίνουν. Πρόσφατα, τρεις μεγάλες αεροπορικές εταιρείες σταμάτησαν να μεταφέρουν φορτία μπαταριών ιόντων λιθίου λόγω κινδύνου πυρκαγιάς.
Η τελευταία μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Nature Communications, θα μπορούσε να κάνει αυτές τις πολύτιμες συσκευές λίγο ασφαλέστερες.
ΤΟ ΒΗΜΑ science
* Οι απόψεις του ιστολογίου μπορεί να μη συμπίπτουν με τις απόψεις του/της αρθρογράφου ή τα περιεχόμενα του άρθρου. Όπως επισημαίνει η ερευνητική ομάδα, η μελέτη είναι η πρώτη που παρακολουθεί το φαινόμενο από την αρχή μέχρι το τέλος -προηγούμενες έρευνες για το θέμα απλά εξέταζαν μπαταρίες πριν και μετά την καταστροφή τους από υπερθέρμανση.
Κλειδί για την επιτυχία του πειράματος ήταν η Ευρωπαϊκή Ερευνητική Εγκατάσταση Σύγχροτρου στη Γκρενόμπλ της Γαλλίας, ένα γιγάντιο μηχάνημα που παράγει ισχυρές ακτίνες Χ για τη μελέτη της δομής διαφόρων υλικών. Για να μπορεί η δέσμη να σαρώσει όλες τις πλευρές, οι μπαταρίες περιστρέφονταν μέσα στον φούρνο του πειράματος.
Οι ερευνητές τονίζουν πάντως τα περιστατικά ανάφλεξης ή έκρηξης μπαταριών λιθίου είναι σπάνια, και οι θερμοκρασίες στις οποίες εξέθεσαν τις μπαταρίες υπερβαίνουν μακράν τις προδιαγραφές του κατασκευαστή.
Παρόλα αυτά, ατυχήματα συμβαίνουν. Πρόσφατα, τρεις μεγάλες αεροπορικές εταιρείες σταμάτησαν να μεταφέρουν φορτία μπαταριών ιόντων λιθίου λόγω κινδύνου πυρκαγιάς.
Η τελευταία μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Nature Communications, θα μπορούσε να κάνει αυτές τις πολύτιμες συσκευές λίγο ασφαλέστερες.
ΤΟ ΒΗΜΑ science
0 Σχόλια