Ученые придумали "несгораемую" батарею: как им это удалось сделать
Сегодня почти все работает на литий-ионных аккумуляторах – от электромобилей до смартфонов. Однако такие батареи могут быть небезопасны из-за своих жидких компонентов, которые легко воспламеняются. Ученые придумали новый аккумулятор и более безопасный, и более эффективный.
Об этом пишет interestingengineering.com.
Спрос на более безопасные и мощные альтернативы быстро растет, особенно по мере того, как хранение энергии становится критически важным и в коммерческом, и в оборонном секторе, отмечает издание. За разработку батареи нового типа взялись исследователи Техасского университета в Далласе.
Они доказали, что смешивание двух твердых электролитных материалов образует слой, который усиливает поток ионов внутри твердотельных батарей.
Это открытие может помочь преодолеть ключевое препятствие на пути создания более безопасных аккумуляторов большой емкости без жидких электролитов.
Почему батареи горят
Жидкие электролиты в аккумуляторах, особенно литий-ионных, могут загореться из-за разных причин – перегрева, короткого замыкания, механического повреждения.
Например, при перегреве реакции горения запускаются из-за выделения кислорода из оксидов металлов, присутствующих в аккумуляторе. А в случае повреждения батареи воспламенение может вызвать контакт электролита с воздухом или другим материалом.
По словам исследователей, эффект безопасности, который им удалось получить, обусловлен химическими различиями между двумя материалами. Как поясняют ученые, когда отдельные твердые электролитные материалы вступают в физический контакт, на их границе образуется слой, в котором из-за различий в химическом потенциале каждого материала накапливаются заряженные частицы или ионы. Такой эффект усиливает движение ионов, и эффект получается больше, чем тот, которого каждый из материалов достигал бы по отдельности.
Для исследования использовались хлорид лития-циркония и хлорид лития-иттрия. Эти соединения помогли сформировать каналы, которые заметно улучшили движение ионов.
Твердотельные батареи – плюсы и минусы
Большинство литий-ионных аккумуляторов используют легковоспламеняющиеся жидкие электролиты. Твердотельные версии безопаснее, но уступают в эффективности.
Движение ионов в твердых телах замедляется, если только материалы не взаимодействуют правильным образом.
Таким образом, ученые Техасского университета решили сразу обе проблемы – их аккумулятор одновременно и безопасен, и быстро работает.
Ранее стало известно, что благодаря усилиям британских специалистов была создана батарея, которая может очищать воздух. В основе ее работы лежит улавливание углекислого газа, который затем превращается в электроэнергию.
Также Фокус писал, что китайские ученые создали портативную батарею на основе электроактивных микроорганизмов, которая показала возможность самозарядки до 10 циклов, и при этом для нее вообще не нужен литий.