Российские химики создали защитный слой для литийионных аккумуляторов, который снижает риск перегрева и возгорания при внутреннем коротком замыкании. Разработка ученых Санкт-Петербургского государственного университета работает как внутренний «предохранитель» и не требует использования датчиков или внешней электроники.
Как поясняют авторы разработки в статье, опубликованной в научном журнале Journal of Energy Storage, «предохранитель» представляет собой полимерный слой в десятки раз тоньше человеческого волоса. Его помещают внутри батареи между материалом положительного электрода и токосъемником.
В обычном режиме слой хорошо проводит ток, поэтому аккумулятор может заряжаться и разряжаться без ограничений. При внутреннем коротком замыкании напряжение резко падает, а сопротивление полимера, напротив, быстро возрастает. Он перекрывает самый быстрый путь тока, замедляет разряд и дает теплу рассеяться до того, как начнется тепловой разгон.
«Разработанный нами защитный слой не требует датчиков, управляющей электроники или внешнего отключения: он реагирует на изменение электрического состояния самой аккумуляторной ячейки», — рассказал профессор кафедры электрохимии СПбГУ Олег Левин.
Чтобы проверить разработку, исследователи прокололи стальным гвоздем аккумуляторные ячейки с защитным слоем и без него. Незащищенная батарея загорелась уже через 15 секунд, а температура ее корпуса достигла 350 градусов. Ячейка с полимерным слоем безопасно разряжалась почти 15 минут и нагрелась лишь до 75 градусов. Ее внутренние компоненты остались целыми.
Следующим шагом станет оптимизация материала и конструкции защитного слоя для разных типов аккумуляторов и режимов работы. Ученым предстоит найти баланс между безопасностью батареи и потерями мощности.
