Літій-іонні акумулятори отримали вбудований “вогнегасник”

Літій-іонні акумулятори

Літій-іонні акумулятори, які є “рушійною силою” практично всіх мобільних телефонів, планшетних комп’ютерів і електричних автомобілів, мають свої слабкості.

Головним їх недоліком є висока ймовірність загоряння в разі самонагрівання батареї до високої температури. Наочними прикладами того є недавні гучні випадки із загорянням телефонів Samsung Galaxy Note 7, китайських електричних ховерборд і навіть роботів. Заміна рідких горючих електролітів твердими негорючими і використання спеціалізованих чіпів-контролерів є частковими заходами, що дозволяють вирішити дану проблему. А дослідники зі Стенфордського університету знайшли ще одне елегантне рішення – впровадження в батарею власного “вогнегасника”, спеціального вогнезахисного складу, який спрацьовує при підвищенні температури вище критичної точки.

Впровадження стримуючих загоряння технологій в акумуляторні батареї розглядається вченими вже досить давно. Було розроблено ряд рішень, починаючи від простих полімерних мембран, встановлених між катодом і анодом, до більш складних, які полягають у використанні композитних або керамічних матеріалів. Однак, більшість з цих рішень знижувало електричні характеристики батареї і не гарантувало повного позбавлення від ризику самозаймання.

Рішення, знайдене стенфордскимі вченими, полягає у впровадженні в батарею складу TPP (фосфат Трифену, triphenyl phosphate), який укладено в оболонку з полімерних мікроволокон. Якщо батарея працює в нормальному режимі, то полімерна оболонка не допускає проникнення складу TPP в електроліт. Але якщо температура підвищується вище 160 градусів Цельсія, то полімер оболонки плавиться і випускає в електроліт TPP, який є хімічним сповільнювачем і який перешкоджає процесу загоряння. З першого погляду може здатися, що 160 градусів – це досить висока температура. Однак, при такій температурі звичайний літієвий електроліт тільки починає підходити до точки “неповернення”, після якої відбуваються незворотні процеси і починається загоряння.

Такий метод був випробуваний на невеликих акумуляторних батареях різного типу з жорсткими корпусами. Дослідники встановили, що матеріал TPP вельми ефективно перешкоджає загорянню або швидко гасить полум’я, якщо спалах все ж відбувається. Подальші дослідження в даному напрямку дозволять оснастити власним “вогнегасником” і більші акумуляторні батареї, включаючи батареї з м’яким полімерним покриттям, тільки вченим ще належить з’ясувати, як на це все будуть впливати механічні дії, наприклад, прикладена до акумулятора ззовні тиск, який може зруйнувати оболонки полімерних мікроволокон.

 

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*