Если вы проведете быстрое сканирование правил провоза багажа крупных международных авиакомпаний, один факт быстро станет очевидным: батареи могут быть опасными.
Руководство для пассажиров «Эмирейтс», которые хотят летать с батареями или устройствами с батарейным питанием, содержит почти 900 слов с разделами, касающимися беспилотных летательных аппаратов, ховербордов, интеллектуального багажа, электронных сигарет и средств передвижения. Это изобилие предостережений связано с небольшим риском, создаваемым литий-ионными батареями, которые питают большую часть бытовой электроники: если они выходят из строя или имеют повреждения, есть вероятность, что они могут загореться или даже взорваться.
За прошедшие годы на самолетах произошло всего несколько инцидентов, и все они быстро были решены быстро думающим бортпроводником - но эта угроза серьезно воспринимается отраслью. Согласно сообщению, опубликованному ранее в этом месяце в Американском журнале транспорта , пожар, вызванный литий-ионной батареей в грузовом отсеке самолета, может привести к катастрофическому взрыву. Так почему же эти источники питания стали настолько вездесущими, когда вопросительные знаки все еще нависают над их безопасностью? И что-нибудь делается для устранения этой опасности?
Опасности лития
Потенциал лития в обеспечении перезаряжаемой энергии был открыт в 1977 году британским ученым по имени Стэн Уиттингем, но он обнаружил в своих ранних экспериментах, что литиевые элементы были нестабильны и могли загореться. Однако после его открытия химики придумали способы повышения безопасности и производительности. Для электролита (легковоспламеняющейся жидкости, которая помогает движению ионов внутри батареи) и двух электродов были опробованы различные материалы, в то время как были проверены различные оригинальные методы, позволяющие разделить электроды и предотвратить их короткое замыкание.
Литий-ионные аккумуляторы могут замыкаться. Гетти
Литий, однако, всегда был критическим компонентом, и поддерживать безопасность этого летучего элемента стало все труднее, поскольку от батарей требовалось больше энергии, считает д-р Аллан Патерсон, руководитель управления программ в Институте Фарадея, организации, занимающейся исследованиями производительность батареи. «Мы наблюдаем эволюцию литий-ионной технологии, которая дает доступ к улучшенным характеристикам, - говорит он, - и смягчает негативные стороны. Но инструменты в наборе инструментов химии только помогут вам.
Основные компоненты литий-ионной батареи не изменились с тех пор, как они впервые появились в потребительском продукте (видеокамера Sony) в 1991 году. Электроды изготовлены из оксида лития-кобальта и углерода, а тонкий слой пластика удерживает их на расстоянии друг от друга. Однако, если этот сепаратор выходит из строя и электроды соприкасаются, результирующее короткое замыкание может генерировать интенсивное тепло, которое может воспламенить электролит.
Инцидент на самолете Qantas, произошедший в июне 2016 года, когда телефон был разбит на сиденье лежащего пассажира и вызвал пожар, продемонстрировал, насколько опасными могут быть поврежденные батареи. Эти риски возросли, когда устройства стали тоньше, а пластиковый сепаратор теперь толщиной всего шесть микрон (более чем в 10 раз тоньше, чем средний человеческий волос).
«Вы вкладываете больше энергии в меньшее пространство, но в батарею встроено много уровней защиты», - подчеркивает доктор Патерсон. «Корпус будет спроектирован определенным образом, появятся электронные системы для мониторинга клеток. Вам придется пройти через все эти защитные слои, прежде чем вы достигнете конечной точки, когда что-то пойдет не так ».
Ховерборды печально известны взрывным дефектом батареи. Гетти
Но вещи иногда идут не так, как надо. В сентябре 2016 года Samsung отозвала 2,5 миллиона смартфонов Galaxy Note 7 после того, как в одних только США было зарегистрировано более 100 случаев перегрева аккумулятора. Это было связано с неисправными разделителями внутри батареи, но было также обнаружено, что сменные устройства, в которых использовались батареи от другого поставщика, также имеют аналогичную неисправность. Так называемые «ховерборды» (также известные как «умные балансирные колеса») известны своими взрывными дефектами батареи, вызванными ударами и ударами, возникшими во время их использования - это привело к тому, что их запретили более чем 60 авиакомпаниям как в ручной клади, так и при регистрации. багаж. Дешевые литий-ионные аккумуляторы, производимые по бюджету, также оказались подверженными пожару.
Так каков ответ?
Однако на горизонте могут быть решения. На прошлой неделе инженеры из отдела машиностроения Мичиганского университета объявили о разработке литий-ионной батареи, которая заменяет воспламеняющийся электролит на твердую керамику, что не только снижает риск возникновения пожара, но и позволяет «100 на цент повышения плотности энергии », - говорит руководитель проекта Джефф Сакамото. Эти батареи известны как твердотельные, и, по словам доктора Патерсона, они являются одним из наиболее перспективных путей к мощному и безопасному питанию от батарей.
«Все в лабораториях смотрят на то, как будут выглядеть батареи следующего поколения, - говорит он, - и использование твердотельных устройств для предотвращения воспламенения электролита даст безопасную и стабильную систему. Это в конце всех дорожных карт производителя телефона. На данный момент много внимания уделяется этому ».
________________________
Прочитайте больше:
Батареи наушников австралийской женщины взрываются на самолете
Samsung запускает Galaxy Note 9 с улучшенным временем автономной работы и Fortnite
Apple извиняется за тайное замедление работы старых iPhone
________________________
Но эта лабораторная работа продвигается медленно. Хотя эксперименты с твердотельными батареями с использованием стекла или пластика в качестве электролита также дали многообещающие результаты, появление на рынке прочных, безопасных и мощных батарей может занять годы.
«Даже для традиционной химии, - говорит доктор Патерсон, - это извилистый путь от разработки в лабораторных условиях - где мы сегодня находимся с твердотельными батареями - вплоть до полномасштабного производства. Даже если у вас есть кое-что, что работает в лаборатории, у вас все еще есть несколько лет, прежде чем оно будет готово к производству. И химикаты падают на пути. Они сделали это, и они будут делать в будущем ».
Некоторые отраслевые обозреватели задумались над тем, действительно ли производители смартфонов, планшетов и других устройств с ионно-литиевым питанием хотят долговечности, которую обещают твердотельные батареи. В конце концов, для литиево-ионных аккумуляторов они очень хорошо подходят, чтобы побудить потребителей перейти на более новую, более мощную модель телефона. Но запитать эти новые устройства будет непросто, если использовать стандартные литий-ионные элементы - эксперты считают, что мы расширили пределы примерно до 90 процентов их физической емкости. Кажется, что следующее поколение устройств будет нуждаться в работе некоторых изумительно умных ученых - не только для того, чтобы поддерживать их в рабочем состоянии, но и для того, чтобы авиационная отрасль была уверена в их безопасности.
Так почему же эти источники питания стали настолько вездесущими, когда вопросительные знаки все еще нависают над их безопасностью?И что-нибудь делается для устранения этой опасности?
Так каков ответ?
