Вчені створили літієві батареї, які гасять себе при пожежі: скоро можуть з'явитися всюди

Вчені винайшли літій-іонні батареї, які не загоряються та не вибухають — для цього достатньо лише скористатися іншим електролітом. Дослідники написали про це у The Conversation.

Літієві батареї високої щільності зберігають величезну кількість енергії, і коли вони втрачають ресурс, іноді це призводить до вибухових наслідків. Дослідники фактично вбудували засіб пожежогасіння прямо у самі акумулятори.

Важливо

Наддешева водна батарея замінить літій-іонні акумулятори: що в ній особливого

Літієва батарея стала величезним кроком вперед для людства. Смартфони, багатомоторні безпілотники, електромобілі для далеких поїздок, електровелосипеди, ноутбуки, що працюють цілий день, електричні моноколеса та скейтборди — усім цим людство завдячує літію.

Зараз літієвих батарей надзвичайно багато в будинках, на підприємствах, в гаражах, рюкзаках та транспорті. Серед них багато дешевих елементів живлення, які не завжди виконані якісно. Займання літієвих акумуляторів є звичайним фактом життя: понад 200 подібних інцидентів реєструються у рік тільки у такому місті, як Нью-Йорк. Під час займання батарея може зашкодити людям.

Визначення "пожежа" не завжди достатньо, щоб описати явище — іноді пристрої від вибуху вилітають з вікон будівель. Батареї, що загорілися, можуть навіть викидати розплавлений метал у різні боки та підпалювати сусідні об’єкти, вогонь може бути дуже важко придушити, коли вони почнуть діяти. Відео від пожежної служби Нью-Йорка досить переконливо пояснює усю небезпеку та містить корисні поради, наприклад, не заряджати електровелосипед поруч з єдиним виходом з помешкання.

Дослідники з Університетів Клемсона та Університету Хунань стверджують, що вони зробили прорив у розв’язанні цієї проблеми. Команда створила новий тип акумуляторної літієвої батареї, замінивши типовий легкозаймистий електроліт на матеріал, схожий за складом з наповнювачем вогнегасника. Замість використання звичайних легкозаймистих органічних розчинників для електроліту батареї дослідники використали модифіковану версію речовини 3M Novec 7300.

"Електроліт дозволяє йонам літію, які несуть електричний заряд, рухатися через сепаратор між позитивним і негативним полюсами літій-іонної батареї. Модифікуючи доступні комерційні охолоджувальні рідини, котрі працюють як електроліт акумулятора, ми змогли виготовити батарею, яка самостійно гасить пожежу", — пише один із дослідників.

Електроліт, котрий згасає сам, добре показав себе як в літієвих, так і в калій-іонних батареях, відмовляючись загорятися, навіть коли в них вбивали цвяхи, щоб спричинити внутрішнє коротке замикання. Команда не надала відео власних тестів, але ось який це має вигляд зі звичайною батареєю:

Розчин для вогнегасника також добре працював як електроліт, добре працюючи в діапазоні від -75 до 80 °C, витримуючи екстремальну спеку та холод значно краще, ніж звичайні електроліти. У деяких випадках він зберігав місткість акумулятора протягом значно більша кількість циклів заряду.

Найкраща новина полягає у тому, що виготовлення таких акумуляторів легко розгорнути у комерційних масштабах.

"Оскільки наш альтернативний електроліт має подібні фізичні властивості до електролітів, які зараз використовуються, його можна легко інтегрувати у поточні лінії виробництва акумуляторів. Якщо промисловість прийме його, ми очікуємо, що компанії зможуть виробляти негорючі батареї, модифікуючі свої наявні літій-іонні батареї", — зазначають дослідники.

Повне наукове дослідження опубліковано в журналі Nature Sustainability.

Доки одні вчені модифікують наявні типи акумуляторів, інші створюють нові батареї. Китайський стартап Betavolt створили атомну батарею, яка дозволить гаджетам працювати майже вічно. Вона теж безпечна у використанні.