Ученые из Стэнфорда разработали электролит, устойчивый к возгоранию и функционирующий при температурах до 100 градусов Цельсия.
Современное общество как никогда прежде полагается на мобильные источники энергии, главным образом литий-ионные аккумуляторы, работающие в смартфонах, компьютерах, электромобилях и других устройствах. Несмотря на высокую эффективность таких батарей, разработчикам не удаётся полностью устранить их недостатки, например, короткий срок жизни, ограниченный диапазонРабочие температуры создают угрозу возгорания.
Проблема пожароопасности Li-Ion аккумуляторов серьезная, так как связана с их устройством. Батареи функционируют за счет перемещения ионов лития через раствор электролита, который сам по себе легко воспламеняется. Возгорание может произойти даже при обычном перегреве, если температура раствора превысит 60 °С. Исследователи Стэнфордского университета разработали новый электролит, не имеющий этих недостатков. статье, опубликованной в журнале Matter.
Обычный электролит для аккумуляторов — соли лития в жидком органическом растворителе. При нагревании растворитель испаряется, деформируя аккумулятор, а затем может вспыхнуть. Поэтому Лай Цзянь-Чэн и ее коллеги использовали электролит на основе полимеров. В таком варианте ионы лития перемещаются с электрода на электрод через полимерную матрицу.
Чтобы преодолеть проблему, учёные обогатили полимер литиевыми солями в большей степени, чем раньше. Обычно доля их массы в электролите не превышает 50 процентов, но Цзянь-Чэн и его коллеги достигли показателя 63 процента. Для лучшего движения ионов в состав добавили немного жидкого растворителя. Благодаря этому новому полимерному электролиту SAFE удалось добиться производительности, сопоставимой с обычными электролитами, а также высокой устойчивости к нагреву.
Испытания показали, что такую литий-ионную батарею можно нагревать безопасно выше 60 °C и даже до 100 °C. Другое важное преимущество новой разработки — полная совместимость с существующими типами аккумуляторов. Ученые утверждают, что электролит легко встраивается в обычные батареи без существенных изменений.