Российские ученые разработали защиту от взрыва для аккумуляторов смартфонов, ноутбуков и электромобилей

Планируется серийное производство новых безопасных аккумуляторов

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.

За секунды батарея устройства нагревается почти до 600 °С и оно либо загорается, либо взрывается
Источник изображения СПбГУ/Олег Левин

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.

Российский аккумулятор с защитным слоем, разработку которого поддержали грантом РНФ, уже показали научному миру в журнале ACS Applied Energy Materials
Источник изображения СПбГУ/Олег Левин

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.