Горизонти техніки (III випуск). Головна проблема літієвих батарей вирішена. Створено акумулятори, які не вибухають та не горять
Група американських і китайських дослідників придумали, як можна зробити літієві акумулятори в рази більше безпечними, пише The Conversation. Це велика проблема таких батарей - через них нерідко спалахують електро- мобілі та мобільні пристрої, особливо смартфони. Стаття, присвячена їх розробці, опублікована у науковому журналі Nature Sustainability. CNews висвітлював кілька випадків займання батарей мобільних пристроїв,
У ході експериментів вони встановили, що для вражаючого підвищення безпеки акумуляторів достатньо лише замінити горючий електроліт, що використовується в літієвих АКБ, на спеціальні матеріали, що продаються майже в будь-якому будівельний магазин. Також, за словами вчених, створений ними електроліт має фізичні властивості, які використовуються в даний час як електроліти, за рахунок чого його можна легко інтегрувати в існуючі лінії по виробництва акумуляторів.Якщо галузь прийме його, ми очікуємо, що компанії зможуть виробляти негорючі батареї , використовуючи існуючі потужності з виробництва літій-іонних батарей, - сказали вчені. Зазвичай електроліт у літієвих АКБ – це середовище, що складається із солей літію та органічного розчинника, і такий "коктейль" легко спалахує. Вчені створили новий електроліт, який за своїми властивостями не поступається оригіналу, але при цьому не горить - вони синтезували його з матеріалів, які можна знайти у вогнегасниках. Якщо точніше, то вчені використали модифіковану рідину Novec 7300 виробництва компанії 3M, яка дійсно використовується у вогнегасниках. Як саме дослідники модифікували цю рідину, вони не уточнюють, але їм потрібно було, щоб вона могла функціонувати як електроліт усередині елемента живлення. Вчені уточнили, що виникнення вогню в батареї з їх електролітом все ж таки можливе, наприклад, у разі її пошкодження, або перегріву.Однак назовні полум'я не вийде – модифікована рідина Novec 7300 загасить його. Синтезований електроліт має дуже широкий діапазон робочої температури від -75 до +80 градусів Цельсія. Це означає, що вбудований в АКБ вогнегасник спрацює і в екстремальні морози, і під час сильної спеки. Щоб переконатися, що їхня ідея справді спрацювала, вчені провели серію експериментів, у ході яких навіть пошкоджували акумулятори, намагаючись викликати масштабне загоряння. Один з тестів мав на увазі забивання сталевого цвяха з нержавіючої сталі в попередньо повністю заряджений акумулятор, імітуючи коротке замикання. Якщо подібний фокус провести зі звичайним акумулятором, наприклад, від смартфона, то снопа іскор та вогню, який майже неможливо згасити, не уникнути. Проте АКБ з електролітом на основі Novec 7300 витримали випробування – вогню не було. У всього є причина Автори ідеї розповіли, чому зупинили свій вибір саме на рідині Novec 7300. За їхніми словами, спочатку вони дивилися у бік різних негорючих хімічних сполук з урахуванням органіки, але у результаті вирішили використовувати їх. Основна причина – такі сполуки містять фтор і фосфор – вони, по-перше, дорогі власними силами, що збільшило б вартість АКБ та пристроїв на цих батареях, по-друге, можуть шкідливо впливати на навколишнє середовище. Вчені вирішили зосередитись на адаптації доступних комерційних охолоджуючих рідин. У результаті, за їхнім словам, вибір упав на Novec 7300 – вона має низьку токсичність, негорюча і не сприяє глобальному потеплу. лення. Об'єднавши цю рідину з декількома іншими хімічними речовинами, що підвищують довговічність, дослідники змогли створити електроліт, який мав шукані властивості. При цьому отриманий електроліт не тільки не давав батареї спалахнути у разі перегріву або пошкодження, але і дозволяв їй проходити через безліч циклів перезаряджання без значної втрати ємності. Шукали одне, отримали інше Те, що електроліт на базі Novec 7300 підходить для літієвих акумуляторів, виявили вчені випадково. Спочатку вони хотіли поліпшити калій-іонні батареї з тієї причини, що літій - більш рідкісноземельний лужний метал, ніж калій чи натрій. Проте в ході експериментів було встановлено, що розробка вчених чудово підходить для найпоширеніших літій-іонних акумуляторів. Але автори ідеї поки що не можуть з упевненістю сказати, що їхній електроліт зможе однаково добре працювати з усіма існуючими, а також над типами акумуляторів, що знаходяться в розробці. Вони ще не тестували його на натрієво-іонних, алюмінієво-іонних та цинк-іонних АКБ. “Наша мета – розробити практичні, екологічно чисті та стійкі батареї незалежно від типу їхніх іонів”, - заявили вчені.
