Батареї для електромобілів стануть "невбиваними": вони зможуть гасити самі себе
Хоча літієві батареї сьогодні зустрічаються в усій побутовій електроніці, у них є великий недолік — вони легко спалахують. Схоже, що тепер це перестане бути проблемою.
Дослідники з Ульсанського національного інституту науки і технологій (Південна Корея) придумали, як зробити батареї довговічнішими, повідомляє interestingengineering.com. Ризик загоряння при цьому стає набагато нижчим — по суті, новий акумулятор здатний загасити сам себе.
Продовження терміну служби твердотільних акумуляторів вдалося домогтися завдяки фізичній модифікації електролітного шару. Вчені застосували одновісне розтягнення до фторованого полімерного електроліту і на виході отримали збереження приблизно 78% ємності після 200 циклів зарядки і розрядки.
Це помітне поліпшення, зазначає видання, — адже показник збереження заряду в батареях, що використовують нерозтягнуті електроліти в ідентичних умовах, становив лише 55%, "Швидкість дифузії іонів літію в розтягнутому полімерному електроліті збільшилася в 4,8 раза порівняно з нерозтягнутими зразками, а іонна провідність покращилася на 72%", — уточнили фахівці.
Літієві батареї перестануть горіти
Крім усього іншого, враховувалися і параметри безпеки. Південнокорейські дослідники заявили, що новий електроліт володіє ще й вражаючими вогнезахисними властивостями: під час випробувань полум'я, підведене до матеріалу, згасло протягом чотирьох секунд після загоряння.
Такий результат може змінити всю сучасну електромобільну промисловість, — адже досі головною проблемою там вважалася якраз легка займистість органічних рідких електролітів.
Новий технічний підхід ґрунтується на структурній організації електролітного матеріалу. Зокрема, дослідники використовували фторовану полімерну плівку PVDF-TrFE-CFE. У стандартному стані полімерні ланцюги в цьому матеріалі звивисті й переплетені, що ускладнює ефективне переміщення іонів літію між катодом і анодом. Вчені застосували процес механічного розтягування, щоб вирівняти полімерні ланцюги в одному напрямку. І це їм вдалося, — виявилося, що розтягнення розгортає звивисту полімерну структуру і відкриває дорогу безперешкодному руху іонів літію.
Ще команда додала в полімерну матрицю керамічний порошку (LLZTO), щоб підвищити механічну гнучкість, вогнестійкість та іонну провідність. LLZTO — це твердий електроліт для літій-іонних акумуляторів нового покоління, стабілізований тантал (повна хімічна формула — Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12).
Щоб перевірити застосування нового матеріалу на практиці, вчені впровадили розтягнутий електроліт у літій-металеві батареї, оснащені катодами з літій-залізо-фосфату (LFP). Результатом такої інтеграції стало істотне збільшення терміну служби батареї.
Раніше повідомлялося, що звичні літієві батареї кануть в лету. Виявилося, що їх цілком здатні замінити натрієві батареї, які забезпечують більш високу щільність енергії і служать набагато довше.