Ученые нашли способ сделать аккумуляторы более безопасными

Исследователи из Стэнфордского университета разработали новый вид негорючего электролита для литий-ионных аккумуляторов. В его основе лежит полимер, закрепленный растворителем.

Он совершенно безопасен и позволяет электронным устройствам работать при высоких температурах, без риска возгорания.

Большинство современных гаджетов заряжаются от литий-ионных аккумуляторов. Однако они сопряжены с некоторым риском возгорания. Это связано с тем, что литий-ионные аккумуляторы имеют проблемы с нагревом. Когда такой аккумулятор нагревается слишком сильно, он может загораться.

Внутри аккумуляторов находится электролит – вещество, которое переносит ионы лития между двумя электродами. Именно это вещество может воспламеняться во время зарядки или разрядки батареи.

Одна из авторов нового исследования, Рэйчел З. Хуанг отмечает, что для того чтобы литий-ионные батареи стали по-настоящему безопасными, важно было изобрести негорючий электролит для них.

Очень соленый электролит

В обычных литий-ионных аккумуляторах в качестве электролита выступает соль лития, растворенная в карбонате или эфире (жидком органическом растворителе). Это вещество помогает быстрее переносить ионы лития и повышать общую эффективность батареи, но при этом может выступать потенциальным источником воспламенения.

Когда батарея нагревается до 60 градусов Цельсия, жидкий электролит начинает переходить в газообразное состояние. Это заставляет батарею раздуваться. Если аккумулятор продолжает нагреваться, газ воспламеняется и батарея взрывается.

Ученые по всему миру уже несколько десятков лет пытаются изобрести негорючий электролит. К последним относятся полимерные электролиты. В них вместо раствора соли в органическом растворителе для переноса ионов используется полимерная матрица. Однако эксперименты показали, что батареи с альтернативными электролитами работают значительно хуже.

Команда ученых под руководством Йи Цуй, профессора Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфорда, хотела создать электролит на основе полимера, который мог бы обеспечить как безопасность, так и производительность аккумулятора.

Им удалось создать более безопасный и при этом эффективный электролит за счет добавления максимального количества соли лития в электролит с полимерной основой так, чтобы в готовой смеси доля соли составляла не 50, а 63%. Оказалось, что дополнительная доля соли удерживает электролит в жидком состоянии, в котором он не может воспламениться. В ходе экспериментов такую батарею нагревали до 100 градусов при это она не взрывалась.

Липкие огнестойкие аккумуляторы

Основной отличительной чертой нового электролита, изобретенного учеными, является его структура, которая максимально приближена к структуре используемых сейчас электролитов. Это означает, что новый безопасный электролит можно было бы внедрять в уже существующие модели аккумуляторов, не меняя их устройства.

Разработчики предлагают использовать свою инновацию в первую очередь в аккумуляторах для электромобилей. Это позволило бы существенно снизить число случаев их возгорания, а также повысить эффективность работы батарей. По их задумке, благодаря новому электролиту производители электромобилей могли бы увеличить емкость аккумулятора за счет экономии места от мощной системы охлаждения.

Также новые батареи с безопасным электролитом можно было бы широко использовать в бытовой технике и электронике.

Источник: Interestingengineering.