В Санкт‑Петербургском государственном университете разработали полимер, который может предотвратить возгорание и взрыв аккумуляторов у смартфонов, ноутбуков, электромобилей. Только смартфонов, по данным ученых, в России каждый месяц взрывается или загорается около 10 штук.
Почему взрывается аккумулятор
Внутри литий-ионного аккумулятора есть два элемента, проводящих ток - электроды катод и анод. Катод состоит из слоя смешанного оксида лития и переходных металлов, нанесенных на алюминиевую фольгу, а анод - из слоя углерода на медной фольге. Между ними находится разделитель - пористый сепаратор, пропитанный смесью органических растворителей и солей.
Из-за сильного холода, жары, резкого скачка напряжения в сети при зарядке устройства или другого воздействия на устройство этот разделитель повреждается. Тогда материалы внутри батареи начинают реагировать друг с другом и разлагаться.
При этой химической реакции выделяется тепло, и батарея за секунды нагревается почти до 600 °С. Пока ни один производитель аккумуляторов не гарантирует абсолютную защиту от замыкания и взрывов.
Что придумали ученые?
Они разработали полимер, способный предотвратить возгорание аккумулятора при его замыкании. Это соединение представляет собой органические цепочки, содержащие атомы никеля.
Полимер располагается между слоями фольги и катодного вещества в литий‑ионном аккумуляторе. Он проводит электрический ток, но при окислении или восстановлении перестает это делать - а раз реакции нет, то аккумулятор не перегревается и не самовозгорается.
Cтресс‑тесты полимера на аккумуляторах‑монетах для умных часов были благополучными. При скачке напряжения из диапазона от 2,8 вольт до 5 вольт, полимер срабатывал с эффективностью 100 %. Он практически не повлиял на емкость и производительность аккумулятора, снизив их не более чем на 10%.
Сейчас разработчики готовятся к стресс-тестам на более крупных аккумуляторах и находятся в поиске инвесторов для масштабирования и запуска серийного производства новых безопасных аккумуляторов.
