Bateriile care iau foc, o problemă globală. Un nou design promite protecție fără pierderi de performanță

De la telefoanele mobile și laptopuri până la mașini electrice și aeronave, bateriile litiu-ion au devenit o componentă esențială a vieții moderne. Deși sunt considerate sigure atunci când sunt utilizate și depozitate corect, mii de incidente documentate arată că aceste baterii pot lua foc în anumite condiții, uneori cu urmări grave sau chiar fatale. Tocmai de aceea, orice soluție care promite reducerea riscului de incendiu este urmărită cu atenție de industrie, autorități și cercetători.

De ce pot lua foc bateriile litiu-ion

La baza problemei stă structura chimică a bateriilor litiu-ion. Acestea conțin electroliți inflamabili, soluții lichide de săruri de litiu dizolvate în solvenți organici, care permit circulația sarcinii electrice între electrozi. În condiții normale, sistemul este stabil. Problemele apar atunci când bateria este supusă unor factori de stres: deteriorare fizică (de exemplu, perforare sau zdrobire), supraîncărcare, temperaturi extreme sau defecte de fabricație.

În astfel de situații, bateria se poate supraîncălzi rapid și poate intra într-o reacție în lanț cunoscută sub numele de „scăpare termică” (thermal runaway). Procesul este extrem de periculos: temperatura crește accelerat, electroliții se descompun, iar bateria poate degaja flăcări sau exploda.

Aviația, unul dintre cele mai vulnerabile domenii

Unul dintre sectoarele cele mai expuse riscului este aviația comercială, unde prezența masivă a dispozitivelor alimentate cu baterii litiu-ion, telefoane, laptopuri, tablete, power bank-uri, se combină cu pericolul major pe care îl reprezintă un incendiu la bordul unei aeronave.

În Statele Unite, Administrația Federală a Aviației (FAA) a interzis de mult timp transportul bateriilor litiu-ion de rezervă în bagajele de cală și impune ca bateriile aduse în cabină să rămână accesibile, tocmai pentru a putea fi gestionate rapid în caz de incident. Datele oficiale arată că, în 2024, FAA a înregistrat 89 de incidente care au implicat baterii, cu fum, foc sau temperaturi extreme, atât pe aeronave de pasageri, cât și cargo. În prima jumătate a anului 2025, au fost raportate deja 38 de incidente similare.

Incidente cu pierderi majore

Riscul nu este doar teoretic. În ianuarie, un Airbus A321 a fost distrus complet de flăcări pe aeroportul din Busan, Coreea de Sud. Potrivit anchetatorilor, incendiul ar fi fost declanșat de o baterie externă (power bank) depozitată într-un compartiment de bagaje de deasupra capului. Incidentul a determinat mai multe companii aeriene să își revizuiască politicile și să interzică sau să limiteze transportul acestor dispozitive.

Pericolul ajunge în locuințe și afaceri

Problema nu se limitează însă la avioane. Incendiile provocate de baterii litiu-ion afectează tot mai frecvent locuințele, în special în cazul bicicletelor și trotinetelor electrice, dar și spațiile comerciale sau industriale.

Un sondaj realizat în 2024 de compania de asigurări Aviva, în rândul a peste 500 de firme din Marea Britanie, arată că puțin peste jumătate dintre acestea au experimentat cel puțin un incident legat de baterii litiu-ion, inclusiv scântei, incendii sau explozii. Datele indică o problemă sistemică, nu cazuri izolate.

Căutarea unei soluții mai sigure

Cercetători din întreaga lume încearcă să reducă riscurile prin dezvoltarea unor baterii mai sigure. Unele direcții vizează înlocuirea electrolitului lichid cu unul solid sau sub formă de gel, mai rezistent la foc. Totuși, aceste soluții presupun modificări majore ale liniilor de producție existente, ceea ce îngreunează adoptarea lor la scară largă.

În acest context, o echipă de cercetători de la Universitatea Chineză din Hong Kong a propus o abordare diferită: modificarea electrolitului existent, fără a schimba radical procesul de fabricație.

Electrolitul „inteligent”, sensibil la temperatură

Metoda a fost detaliată într-un studiu condus de Yue Sun, cercetător postdoctoral la Virginia Tech. Potrivit acesteia, una dintre cele mai mari provocări în dezvoltarea bateriilor este echilibrul dintre performanță și siguranță.

„Când optimizezi performanța, te concentrezi pe reacțiile chimice la temperatura camerei. Când vrei siguranță, te interesează ce se întâmplă la temperaturi ridicate”, explică Sun. Soluția propusă de echipă încearcă să „rupă” acest compromis prin proiectarea unui material sensibil la temperatură.

Cum funcționează noul design

Noul electrolit include doi solvenți care acționează diferit în funcție de temperatură. La temperatura camerei, primul solvent menține structura chimică a bateriei compactă, asigurând performanțe ridicate. Dacă bateria începe să se încălzească, al doilea solvent intră în acțiune, relaxează structura și încetinește reacțiile chimice periculoase, prevenind declanșarea scăpării termice.

Diferențele observate în laborator sunt semnificative. O baterie echipată cu noul electrolit, perforată cu un cui, a înregistrat o creștere a temperaturii de doar 3,5°C, în timp ce o baterie tradițională a atins un vârf de 555°C. În plus, cercetătorii afirmă că performanța și durabilitatea nu sunt afectate: bateria își păstrează peste 80% din capacitate după 1.000 de cicluri de încărcare.

Integrare rapidă în producția existentă

Un avantaj major al acestei soluții este ușurința implementării. „Electrolitul este un lichid. Îl poți injecta direct în celulă, fără echipamente sau procese noi”, explică Yi-Chun Lu, profesor de inginerie mecanică și automatizare și coautor al studiului. Electrozii, partea solidă a bateriei, rămân neschimbați, ceea ce reduce semnificativ costurile și timpul de tranziție.

Deși noua formulă ar crește ușor costurile de producție, cercetătorii estimează că, la scară largă, prețul ar fi comparabil cu cel al bateriilor actuale. Discuțiile cu producători de baterii sunt deja în curs, iar aducerea pe piață ar putea dura între trei și cinci ani.

Validare și perspective de extindere

În teste, echipa a realizat o baterie suficient de mare pentru a alimenta o tabletă, însă extinderea designului la dimensiuni necesare pentru automobile electrice va necesita validări suplimentare. Cercetători independenți din domeniul siguranței bateriilor au reacționat pozitiv.

Donal Finegan, cercetător principal la Laboratorul Național pentru Energie Regenerabilă din SUA, consideră că soluția este „scalabilă” și nu afectează semnificativ durata de viață a bateriei. La rândul său, Gary Koenig, profesor de inginerie chimică la Universitatea din Virginia, subliniază că implementarea unui nou electrolit poate fi realizată într-un interval relativ scurt, dacă nu apar probleme de compatibilitate. Jorge Seminario, profesor la Universitatea Texas A&M, descrie studiul drept „extrem de inovator”, capabil să rezolve una dintre cele mai critice provocări ale bateriilor litiu-ion: siguranța fără sacrificarea performanței.