Разработан новый негорючий электролит для аккумуляторов

Новости МирТесен

Исследователи из Стенфорда разработали новый электролитический раствор, характеризующийся негорючестью и сохраняющий функциональность при нагревании до отметки в сто градусов Цельсия.

Сегодня цивилизация в большей степени, чем когда-либо, нуждается в компактных источниках питания, в первую очередь литий-ионных аккумуляторов, которые используются в смартфонах, компьютерах, электромобилях и других устройствах. Несмотря на высокую эффективность этих батарей, разработчики не могут полностью устранить некоторые их недостатки, включая короткий срок жизни, ограниченный диапазонограничения по рабочей температуре и потенциальная опасность возгорания.

Относительная простота воспламенения литий-ионных аккумуляторов представляет собой серьезную проблему, поскольку она обусловлена фундаментальными особенностями их конструкции. В таких батареях движение ионов лития осуществляется через электролит – вещество, которое само по себе является легковоспламеняющимся. Этот процесс может быть спровоцирован даже незначительным перегревом, когда температура раствора превышает шестьдесят градусов Цельсия. Разработанный специалистами Стэнфордского университета новый электролит не подвержен этим проблемам. Подробное описание этой разработки представлено в статье, опубликованной в журнале Matter.

Обычный электролит для литиевых батарей представляет собой соли лития, растворенные в органической жидкости. При нагревании эта жидкость испаряется, что приводит к деформации аккумулятора и может вызвать возгорание. В связи с этим Лай Цзянь-Чэн (Lai Jian-Cheng) и ее команда разработали электролит на основе полимеров. В данном типе электролитов ионы лития перемещаются между электродами через полимерную структуру, а не через жидкую среду. Полимерная матрица обладает повышенной стабильностью и долговечностью, хотя и ограничивает подвижность частиц по сравнению с жидким электролитом.

Для решения данной проблемы исследователи значительно увеличили концентрацию солей лития в полимере, что ранее не практиковалось. Обычно эти соли составляют менее 50 процентов массы электролита, однако Цзянь-Чэн и его коллеги смогли повысить этот показатель до 63 процента. Чтобы улучшить подвижность ионов, в состав добавлено небольшое количество жидкого растворителя. Благодаря этим изменениям, новый полимерный электролит SAFE демонстрирует производительность, сопоставимую с традиционными электролитами, и обладает повышенной термостойкостью.

Исследования продемонстрировали, что данную Li-Ion-батарею можно безопасно нагревать до температур, превышающих 60 °C, и даже до 100 °C. Значительным преимуществом новой разработки является ее полная совместимость с уже используемыми типами аккумуляторов. Ученые отмечают, что электролит легко интегрируется в стандартные батареи, не требуя существенных изменений.