Senzor pomaže u sprečavanju požara baterija
Da li ste ikada bili zabrinuti zbog pregrevanja baterije telefona ili automobila? Sa litijum-jonskim baterijama koje napajaju sve, od pametnih telefona do električnih vozila, bezbednost je postala značajna briga za sve nas. Iako su ove baterije efikasne i dugotrajne, rezultati mogu biti katastrofalni kada nešto krene naopako.
Ovo pitanje je postalo još hitnije sa porastom električnih vozila – samo u 2021. godini, više od 20 požara ili eksplozija u električnim vozilima širom sveta bilo je povezano sa kvarovima litijum-jonskih baterija.
U novoj studiji objavljenoj u ACS Applied Materials & Interfaces, istraživači su razvili novi senzor koji bi mogao pomoći u sprečavanju ovih opasnih incidenata.
„Litijum-jonske baterije su svuda“, kaže glavni autor studije Liangdan Zhao, student doktorskih studija na Univerzitetu Ksi’an Jiaotong-Liverpool (KSJTLU), Kina, i Univerzitetu u Liverpulu, Velika Britanija. “Oni napajaju sve, od pametnih telefona i laptopa do električnih vozila, vojnih aplikacija i dalje. Iako nude visoku gustinu energije i dug životni vek, oni takođe nose velike bezbednosne rizike.”
Kada se ćelije baterije pregreju ili oštete, isparljive pare elektrolita se mogu osloboditi i mogu se zapaliti, izazivajući požar ili eksploziju. Shodno tome, postoji hitna potreba za razvojem gasnih senzora koji nisu samo visoko osetljivi i selektivni, već i jeftini, lako integrisani i energetski efikasni.
„Naše istraživanje je motivisano ovim kritičnim bezbednosnim izazovom“, objašnjava Zhao. „Fokusirajući se na rano otkrivanje curenja elektrolita, cilj nam je da doprinesemo sigurnijim sistemima upravljanja baterijama, potencijalno sprečavajući katastrofalne kvarove i povećavajući ukupnu pouzdanost tehnologija koje se napajaju litijum-jonskim baterijama.
Novi senzor detektuje tragove pare etilen karbonata (EC) – ključnu komponentu elektrolita baterije – koja može označiti potencijalne kvarove baterije pre nego što preraste u katastrofe.
Istraživači su razvili visoko osetljiv i isplativ gasni senzor koristeći kovalentne organske okvire (COF), molekularne strukture koje se mogu konstruisati da selektivno detektuju specifične gasove. Ovo je prvi put da je kompjuterski vođen dizajn senzora zasnovanog na COF-u korišćen posebno za detekciju EC.
„Proverili smo stotine potencijalnih materijala koristeći računarske metode pre nego što smo identifikovali COF-KA-4 kao najboljeg kandidata“, kaže Zhao. “Veoma je osetljiv i selektivan, cilja na štetni EC gas dok ignoriše druga isparenja. Senzor može da otkrije curenje mnogo pre nego što postane opasno.”
Senzor je pokazao izvanredne performanse u laboratorijskim testovima, sposoban da detektuje EC paru pri koncentracijama od čak 1,15 delova na milion (ppm).
Istraživači kažu da se potencijalni uticaj senzora proteže daleko izvan električnih vozila. Takođe bi mogao da se integriše u sisteme za upravljanje baterijama preko pametnih kućnih uređaja i industrijskih bezbednosnih sistema, obezbeđujući upozorenja u realnom vremenu za opasno curenje gasa i nudi sistem ranog upozorenja koji bi mogao da spreči katastrofalne nesreće.
Izvor: autotech.news
