Науковці придумали "вогнетривку" батарею: як їм це вдалося зробити
Сьогодні майже все працює на літій-іонних акумуляторах — від електромобілів до смартфонів. Однак такі батареї можуть бути небезпечними через свої рідкі компоненти, які легко запалюються. Учені придумали новий акумулятор і безпечніший, і ефективніший.
Про це пише interestingengineering.com.
Попит на безпечніші та потужніші альтернативи швидко зростає, особливо в міру того, як зберігання енергії стає критично важливим і в комерційному, і в оборонному секторі, зазначає видання. За розробку батареї нового типу взялися дослідники Техаського університету в Далласі.
Вони довели, що змішування двох твердих електролітних матеріалів утворює шар, який підсилює потік іонів всередині твердотільних батарей.
Це відкриття може допомогти подолати ключову перешкоду на шляху створення безпечніших акумуляторів великої ємності без рідких електролітів.
Чому батареї горять
Рідкі електроліти в акумуляторах, особливо літій-іонних, можуть спалахнути через різні причини — перегрів, коротке замикання, механічне пошкодження.
Наприклад, при перегріванні реакції горіння запускаються через виділення кисню з оксидів металів, присутніх в акумуляторі. А в разі пошкодження батареї займання може спричинити контакт електроліту з повітрям або іншим матеріалом.
За словами дослідників, ефект безпеки, який їм вдалося отримати, обумовлений хімічними відмінностями між двома матеріалами. Як пояснюють учені, коли окремі тверді електролітні матеріали вступають у фізичний контакт, на їхньому кордоні утворюється шар, у якому через відмінності в хімічному потенціалі кожного матеріалу накопичуються заряджені частинки або іони. Такий ефект посилює рух іонів, і ефект виходить більшим, ніж той, якого кожен з матеріалів досягав би окремо.
Для дослідження використовувалися хлорид літію-цирконію і хлорид літію-ітрію. Ці сполуки допомогли сформувати канали, які помітно поліпшили рух іонів.
Твердотільні батареї — плюси та мінуси
Більшість літій-іонних акумуляторів використовують легкозаймисті рідкі електроліти. Твердотільні версії безпечніші, але поступаються в ефективності.
Рух іонів у твердих тілах сповільнюється, якщо тільки матеріали не взаємодіють правильним чином.
Таким чином, вчені Техаського університету вирішили відразу обидві проблеми — їхній акумулятор одночасно і безпечний, і швидко працює.
Раніше стало відомо, що завдяки зусиллям британських фахівців було створено батарею, яка може очищати повітря. В основі її роботи лежить уловлювання вуглекислого газу, який потім перетворюється на електроенергію.
Також Фокус писав, що китайські вчені створили портативну батарею на основі електроактивних мікроорганізмів, яка показала можливість самозарядки до 10 циклів, і при цьому для неї взагалі не потрібен літій.