Ученые создали литиевые батареи, которые гасят себя при пожаре: скоро могут появиться повсюду

Ученые изобрели литий-ионные батареи, которые не загораются и не взрываются — для этого достаточно лишь воспользоваться другим электролитом. Исследователи написали об этом в The Conversation.

Литиевые батареи высокой плотности хранят огромное количество энергии, и когда они теряют ресурс, иногда это приводит к взрывным последствиям. Исследователи фактически встроили средство пожаротушения прямо в сами аккумуляторы.

Важно

Cверхдешевая водная батарея заменит литий-ионные аккумуляторы: что в ней особенного

Литиевая батарея стала огромным шагом вперед для человечества. Смартфоны, многомоторные беспилотники, электромобили для дальних поездок, электровелосипеды, ноутбуки, работающие целый день, электрические моноколеса и скейтборды — всем этим человечество обязано литию.

Сейчас литиевых батарей очень много в домах, на предприятиях, в гаражах, рюкзаках и транспорте. Среди них много дешевых элементов питания, которые не всегда выполнены качественно. Воспламенение литиевых аккумуляторов является обычным фактом жизни: более 200 подобных инцидентов регистрируются в год только в таком городе, как Нью-Йорк. Во время возгорания батарея может навредить людям.

Определение "пожар" не всегда достаточно, чтобы описать явление — иногда устройства от взрыва вылетают из окон зданий. Загоревшиеся батареи могут даже выбрасывать расплавленный металл в разные стороны и поджигать соседние объекты, огонь бывает очень трудно подавить. Видео пожарной службы Нью-Йорка достаточно убедительно объясняет всю опасность и содержит полезные советы, например, не заряжать электровелосипед рядом с единственным выходом из дома.

Исследователи из университетов Клемсона и Хунань утверждают, что они сделали прорыв в решении этой проблемы. Команда создала новый тип аккумуляторной литиевой батареи, заменив типичный легковоспламеняющийся электролит на материал, схожий по составу с наполнителем огнетушителя. Вместо использования обычных легковоспламеняющихся органических растворителей для электролита батареи исследователи использовали модифицированную версию вещества 3M Novec 7300.

"Электролит позволяет ионам лития, которые несут электрический заряд, двигаться через сепаратор между положительным и отрицательным полюсами литий-ионной батареи. Модифицируя доступные коммерческие охлаждающие жидкости, которые работают как электролит аккумулятора, мы смогли изготовить батарею, которая самостоятельно тушит пожар", — пишет один из исследователей.

Самозатухающий электролит хорошо показал себя как в литиевых, так и в калий-ионных батареях, отказываясь загораться, даже когда в них вбивали гвозди, чтобы вызвать внутреннее короткое замыкание. Команда не предоставила видео собственных тестов, но вот как это выглядит с обычной батареей:

Раствор для огнетушителя также хорошо работал как электролит, хорошо работая в диапазоне от -75 до 80 °C, выдерживая экстремальную жару и холод значительно лучше, чем обычные электролиты. В некоторых случаях он сохранял емкость аккумулятора в течение значительно большее количество циклов заряда.

Лучшая новость заключается в том, что изготовление таких аккумуляторов легко развернуть в коммерческих масштабах.

"Поскольку наш альтернативный электролит имеет подобные физические свойства к электролитам, которые сейчас используются, его можно легко интегрировать в текущие линии производства аккумуляторов. Если промышленность примет его, мы ожидаем, что компании смогут производить негорючие батареи, модифицируя свои существующие литий-ионные батареи", — отмечают исследователи.

Полное научное исследование опубликовано в журнале Nature Sustainability.

Пока одни ученые модифицируют существующие типы аккумуляторов, другие создают новые батареи. Китайский стартап Betavolt создали атомную батарею, которая позволит гаджетам работать почти вечно. Она тоже безопасна в использовании.