Тестови пенетрације ноктију на комерцијалној батерији (горе) и на оној са модификованим електролитом (доле)
Проф. Ии-Цхун Лу, Кинески универзитет у Хонг Конгу
Промена само једног од материјала који се користи у литијум-јонским батеријама могла би спречити неконтролисане пожаре који избијају ако се пробуше или савијају, а масовна производња ових сигурнијих батерија могла би да почне у наредних неколико година.
Литијум-јонске батерије које се користе у паметним телефонима, лаптоповима и електричним аутомобилима имају графитну електроду, електроду од металног оксида и електролит литијумове соли растворене у растварачу. Течни електролит омогућава јонима да теку у једном смеру да би напунили батерију, ау другом смеру да би ослободили енергију и уређаје за напајање.
Али ако се овај дизајн пробуши на такав начин да ствара кратак спој, сва хемијска енергија која се налази унутра се брзо ослобађа, што може изазвати пожар или чак експлозију.
Истраживачи су развили алтернативне дизајне батерија како би спречили такве пожаре, укључујући заштитне гелове, па чак и чврсте замене за течни електролит. Сада, Иуе Сун са Кинеског универзитета у Хонг Конгу и њене колеге су креирале безбедан дизајн који се може изградити баш као постојеће батерије, захваљујући промени у материјалу електролита.
Пожари настају када негативно наелектрисани јони, звани ањони, прекину своје везе са литијумом у батерији. Како се везе раскидају, оне ослобађају више топлоте и одржавају деструктивни циклус у процесу који се назива термички бег.
Да би се ово заобишло, истраживачи су креирали други растварач који се зове литијум бис(флуоросулфонил)имид који се везује за литијум из постојећег растварача само на вишим температурама, када почиње топлотни бег. За разлику од уобичајеног растварача, ањонске везе не могу постојати у овом новом материјалу и стога не може да генерише зачарани круг ослобађања топлоте. Када се пробије ексером, температура унутар батерије порасла је за само 3,5°Ц, док се конвенционалне батерије могу загрејати за више од 500°Ц.
„Лош дечко је ањон, који има много енергије везе – а раскидање ових веза је оно што узрокује топлотни бег“, каже Гери Лик са Универзитета у Бирмингему, Велика Британија. „То је изоловање лошег дечака из тог процеса. То је велики скок у погледу безбедности батерије.“
У тестовима, батерије које користе нови растварач задржале су 82 одсто свог капацитета током 4100 сати употребе, што значи да могу да се такмиче са тренутном технологијом.
Лик каже да би открића могла да се уграде у следећу генерацију батерија, а затим да се масовно производе за три до пет година.
Теме:
