Ученые отчаянно пытаются улучшить технологию аккумуляторов любыми способами. Одна из важнейших задач - решение проблемы воспламеняемости. Для этого ученые создали новый рецепт электролита, позволяющий создавать огнестойкие батареи. Ключом к этому является повышенное содержание соли.
Угроза самовозгорания
Литий-ионные батареи в наших телефонах, ноутбуках и электромобилях подвержены риску возгорания, поскольку вырабатывают тепло во время работы. В последнее время было предложено множество интересных подходов для снижения этого риска.
Одни исследователи предлагают использовать в конструкциях батарей антипирены, подавляющие реакцию горения на химическом уровне. Другие - рассматривают возможность включения в аккумулятор систем предупреждения о перегреве и аварийных выключателей.
Тем не менее, наиболее перспективные решения по-прежнему предполагают использование горючих жидких электролитов. В таких конструкциях дефекты, физические повреждения и повышение температуры могут вызвать набухание и воспламенение электролита и, соответственно, возгорание смартфонов или электромобилей. Этот процесс обычно начинается при температуре около 60 градусов Цельсия, когда растворители в электролите начинают испаряться и превращаться из жидкости в газ.
«Одной главных проблем в индустрии батарей является эта проблема безопасности, поэтому много усилий тратится на попытку сделать электролит безопасным», - говорит Рейчел З. Хуан, аспирант Стэнфордского университета и ведущий автор нового исследования.
Сверхсоленый электролит
Хуан и ее коллеги из Стэнфорда разработали батарею, которая способна выдерживать высокие температуры, не воспламеняются. В основе этой батареи лежит новый электролит на основе полимера, включающий большое количество литиевой соли LiFSI. Объем соли составляет 63% от общего веса аккумулятора.
Литиевая соль связывается с легковоспламеняющимися молекулами растворителя, образуя своеобразную симбиотическую связь. Это улучшает безопасность и производительность батареи.
Молекулы растворителя позволяют электролиту проводить ионы и работать на том же уровне, что и обычный электролит, в то время как высокая концентрация солей укрепляет эти молекулы, предотвращая их испарение и возгорание. Как показывают испытания, такой теплостойкий электролит безопасно работает при температуре до 100 градусов Цельсия.
Еще одна важная особенность нового электролита - то, что он имеет такую же жидкую форму, как и обычные электролиты. Это означает, что его можно использовать на уже существующих предприятиях без необходимости модернизировать производство.
Исследование опубликовано в журнале Matter.
