Батареи для электромобилей станут "неубиваемыми": они смогут тушить сами себя
Хотя литиевые батареи сегодня встречаются во всей бытовой электронике, у них есть большой недостаток – они легко воспламеняются. Похоже, что теперь это перестанет быть проблемой.
Исследователи из Ульсанского национального института науки и технологий (Южная Корея) придумали, как сделать батареи более долговечными, сообщает interestingengineering.com. Риск возгорания при этом становится гораздо более низким – по сути, новый аккумулятор способен потушить сам себя.
Продления срока службы твердотельных аккумуляторов удалось добиться благодаря физической модификации электролитного слоя. Ученые применили одноосное растяжение к фторированному полимерному электролиту и на выходе получили сохранение приблизительно 78% емкости после 200 циклов зарядки и разрядки.
Это заметное улучшение, отмечает издание, – ведь показатель сохранения заряда в батареях, использующих нерастянутые электролиты в идентичных условиях, составлял всего 55%, "Скорость диффузии ионов лития в растянутом полимерном электролите увеличилась в 4,8 раза по сравнению с нерастянутыми образцами, а ионная проводимость улучшилась на 72%", – уточнили специалисты.
Литиевые батареи перестанут гореть
Кроме всего прочего, учитывались и параметры безопасности. Южнокорейские исследователи заявили, что новый электролит обладает еще и впечатляющими огнезащитными свойствами: в ходе испытаний пламя, подведенное к материалу, погасло в течение четырех секунд после возгорания.
Такой результат может изменить всю современную электромобильную промышленность, – ведь до сих пор главной проблемой там считалась как раз легкая воспламеняемость органических жидких электролитов.
Новый технический подход основывается на структурной организации электролитного материала. В частности, исследователи использовали фторированную полимерную пленку PVDF-TrFE-CFE. В стандартном состоянии полимерные цепи в этом материале извилисты и переплетены, что затрудняет эффективное перемещение ионов лития между катодом и анодом. Ученые применили процесс механического растяжения, чтобы выровнять полимерные цепи в одном направлении. И это им удалось, – оказалось, что растяжение разворачивает извилистую полимерную структуру и открывает дорогу беспрепятственному движению ионов лития.
Еще команда добавила в полимерную матрицу керамический порошка (LLZTO), чтобы повысить механическую гибкость, огнестойкость и ионную проводимость. LLZTO – это твердый электролит для литий-ионных аккумуляторов нового поколения, стабилизированный тантал (полная химическая формула – Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12).
Чтобы проверить применение нового материала на практике, ученые внедрили растянутый электролит в литий-металлические батареи, оснащенные катодами из литий-железо-фосфата (LFP). Результатом такой интеграции стало существенное увеличение срока службы батареи.
Ранее сообщалось, что привычные литиевые батареи канут в лету. Оказалось, что их вполне способны заменить натриевые батареи, которые обеспечивают более высокую плотность энергии и служат гораздо дольше.