Батериите вече са навсякъде около нас - в къщите, колите и джобовете ни. Крие ли това опасност и увеличава ли риска от евентуални пожари? Попитахме проф. д-р Радостина Стоянова, директор на Института по Обща и Неорганична Химия (ИОНХ) към БАН.

Още от създаването на литиево-йонните батерии, които са в основата на революцията в мобилната електроника, основният проблем е тяхната термична стабилност. От 1991 г. досега се провеждат интензивни изследвания, за да се подобри термичната им стабилност, обясни в интервю за БТА  проф. д-р Стоянова.

Тя разказа, че литиево-йонни батерии могат да бъдат разделени в два класа: такива, които използват като катоди оксиди, и такива, които използват фосфати.

Първият клас батерии са по-мощни и предимно се използват в по-малки електронни устройства като компютри и телефони. "Характерно за тях е, че когато се зарежда батерията, се създават високоокислени йони, които са силно реактивоспособни, в резултат на което катодният материал може да се разложи, при което се отделя кислород и, тъй като батерията е херметически затворена, кислородът създава налягане, след което следва и експлозия". Затова в батериите за компютри и телефони има допълнителни елементи, които предотвратяват повишаването на напрежението над дадена граница, т.е. това са електронни елементи, които спомагат да се избегнат условията на презареждане на такива батерии.

Поставят се също така и сензори за топлина, каза още проф. д-р Стоянова и добави: Тъй като батерията се състои от различни литиеви клетки, подредени по строго определен начин, при чието зареждане се отделя топлина, ако градусите преминат над определен праг, ролята на сензорите за топлина е да може да се спре процеса и така да се избегне съответно нежелана реакция на експлозия.

Докато в началото на века много често имаше инциденти със запалени компютри, гръмнали телефони, сега вече почти няма подобни случаи с подобна електроника, защото имат допълнително напаснати елементи, които да предотвратят подобна експлозия, подчерта ръководителката на Института по Обща и Неорганична Химия.

По отношение на електромобилите обаче се използва друг клас батерии. Те не са толкова мощни, но са по-безопасни. Създават се на основата на литиево-железен фосфат, а не на оксид.

По принцип те се считат за по-безопасни. "Те обаче по начало не са толкова мощни, колкото батериите, използващи оксиди. За да се получи необходимата енергия, която трябва да се отделя от батерията, вътре в нея се поставят много на брой литиеви клетки. Не случайно и теглото на този тип батерии става много по-значимо от това на батериите, вграждани в по-малките електроуреди", каза още проф. д-р Стоянова.

По думите й е от особена важност "как са стиковани литиевите клетки. Най-малката грешка при тяхната подредба, ако имат различни параметри, за съжаление води често до случаи с възпламенени тротинетки, електрически колела и т.н."

Тя даде пример с батериите, вграждани отначало в моделите на американската автомобилна марка "Тесла" (Tesla), които са били на базата на оксид. "Затова отначало много често можеше да се видят запалили се електромобили, точно защото те използват оксиди".

Други електромобили за по-широка употреба използват литиево-железни фосфатни батерии. "При тях по-рядко се срещат тези нежелани реакции. Но и при тях е много важно да се спазва процесът на подредба на литиевите клетки в батериите. За съжаление не всички компании правят това и се стига до нежеланите реакции", предупреди българският учен.

Запитана за надеждността на по-новите батерии, проф. Стоянова обясни, че основната цел е да се подобри тяхната термична стабилност. В тази връзка новите батерии са много по-безопасни. "Има различни подходи и фирмите се съобразяват с тези изисквания. Затова всяка година те предлагат нещо ново", каза тя и добави, че основните насоки за развитие на батериите са да се понижи цената им и да се подобри термичната им стабилност.

Заедно с колегите си от Института по Обща и Неорганична Химия проф. д-р Стоянова разработва нови класове електродни материали за литиеви и натриево-йонни батерии. Помолена да разкаже на какъв етап са разработките, тя заяви: "Разликата между литиеви и натриеви батерии е фундаментална, независимо че на пръв поглед те са "близнаци". Те имат драстична разлика в параметрите, но като цяло, натриево-йонните батерии са по-безопасни. При тях обаче се постига по-ниска мощност, а теглото им е по-голямо". Заради това натриево-йонни батерии биха били по-подходящи за съхранение на енергия от възобновяеми източници, докато литиево-йонните – за по-дребната електроника, обобщи тя.

Усилено се работи в тази област и след време е възможно да се използват и батерии на основата на литий-кислород или пък твърдотелни батерии, които са още по безопасни.

На въпрос относно развитието на тези нови класове батерии и има ли перспектива скоро да видим търговското им приложение, проф. д-р Стоянова заяви: "Всяка научна организация се стреми към това, но пътят, по който се достига тази цел, не е като магистралите, които тук строим, все пак се минава по доста трънливи пътища". Тя обаче изрази надежда, че по отношение на натриево-йонните батерии до година или две може да има прототип, който да бъде конкурентоспособен.

Запитана дали държавата и бизнесът проявяват интерес към разработките й в тази област, проф. д-р Стоянова посочи, че от страна на фирмите има интерес, "но за съжаление всеки се страхува да инвестира заради неясната политическа обстановка, както и заради войната в Украйна". Въпреки затрудненията, пред които е изправен бизнесът, все пак има интерес от фирми, но все още нямаме конкретно сключени договори, завърши проф. д-р Стоянова. 

Източник: БТА

Дата: 22.05.2023