Вчені створили революційний матеріал для акумуляторів: чим особливий

Новітній матеріал SRL, який у 100 разів тонший за волосину, знижує ризик вибуху акумулятора в електромобілях на 50%

Фото згенеровано за допомогою chatgpt.com

Компанія LG Chem розробила матеріал, який може усунути ризик теплового розряду в літій-іонних батареях. Цей прорив може підвищити безпеку електромобілів, смартфонів та інших пристроїв, які використовують ці типи батарей.

Тепловий витік вважається головним викликом для галузі. Це ланцюгова реакція, яка може призвести до пожеж та вибухів у літій-іонних акумуляторах. Тепловий розряд відбувається, коли катод і анод всередині батареї ненавмисно вступають у прямий контакт, викликаючи коротке замикання і виробляючи тепло. За лічені секунди температура може піднятися майже до 1000°C.

Щоб розв’язати цю проблему, LG Chem представила термочутливий матеріал під назвою Safety Reinforced Layer (SRL). Очікується, що він буде ефективним у запобіганні пожежам шляхом швидкого блокування реакції на ранніх стадіях перегріву.

Читайте також: Вчені створили крихітну батарею для мікророботів

Розчин, що реагує на температуру

Революційна розробка LG Chem — це тонкий, чутливий до температури матеріал. SRL в товщину всього 1 мікрометр — приблизно одна сота товщини людської волосини. Цей шар розміщений між катодом і струмоприймачем — алюмінієвою фольгою, яка проводить електрику всередині акумулятора.

SRL діє як розумний запобіжник. За нормальних робочих температур він дозволяє електриці вільно протікати. Однак, якщо температура батареї підіймається за межі безпечного діапазону, матеріал реагує.

«Коли температура акумулятора виходить за межі нормального діапазону, від 90°C до 130°C, матеріал реагує на тепло, змінюючи свою молекулярну структуру і ефективно пригнічуючи потік струму», — пояснює дослідницька група.

Також SRL швидко реагує на будь-які зміни температури. Його електричний опір збільшується на 5 000 Ом на кожен 1°C підвищення температури. Максимальний опір матеріалу більш ніж в 1000 разів вищий, ніж за звичайних температур.

Крім того, матеріал є оборотним. Як тільки температура знижується, опір повертається до норми, дозволяючи батареї функціонувати у звичайному режимі.

Вас може зацікавити: Вчені створили батарею, яка перетворює світло, тепло та рух на електроенергію

Перевірка ефективності SRL

Щоб продемонструвати ефективність матеріалу, LG Chem провела масштабні випробування. У тестах на проникнення цвяхів у мобільні літій-кобальт-оксидні (LCO) батареї жодна з тих, що оснащені SRL, не загорілася.

Це разючий контраст зі стандартними батареями, де лише 16% залишилися без вогню в тому ж тесті.

Під час ударних випробувань, коли на нікель-кобальт-марганцеві (NCM) батареї для електромобілів скидали вантаж вагою 22 фунти (10 кілограмів), всі стандартні батареї загорілися, але 70% батарей з SRL — ні. І навіть ті 30%, що загорілися, мали лише коротке полум’я, яке швидко згасло.

«Випробування на ударні навантаження на 3,4-Ач акумулятори показали, що SRL зменшує кількість вибухів батарей з 63% до 10%», — повідомляють дослідники LG Chem у своїй роботі.

SRL може бути легко інтегрована в наявні процеси масового виробництва. Дослідники вже продемонстрували безперервне виробництво SRL на струмоприймачах з разючою швидкістю 5 кілометрів на день.

Нагадаємо, корейські вчені розробили технологію виробництва цинкових батарей, які можуть працювати значно довше за літій-іонні аналоги. Нові батареї використовують воду як електроліт. Це робить їх екологічно чистішими у порівнянні з традиційними літій-іонними акумуляторами, які містять токсичні рідини.

Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:

Запущено найбільшу у світі натрій-іонну батарею: наскільки вона потужна

Вчені змогли підвищити ефективність батарей завдяки безладу

Учені розробили нову екологічно чисту батарею

За матеріалами Interesting Engineering