Команда дослідників з Китаю представила нову конструкцію літій-іонних акумуляторів, яка суттєво знижує ймовірність загоряння. Ризик пожежі або вибуху виникає, коли літій-іонні акумулятори зазнають певних фізичних пошкоджень, перезаряджаються або мають виробничі дефекти. Нова розробка китайських вчених може допомогти запобігти цим небезпекам, повідомляє Tech Xplore.
Яким чином нова конструкція знижує ризик?
Пошкодження акумуляторів призводить до теплового розриву, коли аніони — негативно заряджені іони — розривають свої зв’язки з літієм, що викликає виділення тепла. У таких випадках звичайні літій-іонні акумулятори можуть зазнавати змін температури понад 500°C. Однак вчені знайшли спосіб значно зменшити тепло, що виділяється під час пошкодження. В експериментальних випробуваннях на забивання цвяхів підвищення температури в акумуляторах становило лише близько 3,5°C.
Які інновації були впроваджені?
Нова конструкція була розроблена після того, як команда дослідників виявила, що іонна асоціація в електролітах всередині акумуляторів знижує температуру, за якою відбувається тепловий розрив, приблизно на 94°C. Дослідники прийшли до висновку, що заміна частини розчинника в акумуляторі іншим матеріалом повинна знизити ризик теплового розриву, підвищивши температуру, за якої він починається. Ця заміна також дозволить утворення твердоелектролітної інтерфази (SEI) за нижчих температур, що є нормальною функцією літій-іонного акумулятора.
В результаті вчені розробили “стратегію розчинникового реле”, яка сприяє асоціації іонів за кімнатної температури для утворення SEI, але індукує дисоціацію за високих температур для безпеки. Нова конструкція передбачає розчинник під назвою літій-біс(фторсульфоніл)імід, який зв’язується з літієм з існуючого розчинника лише за вищих температур, пригнічуючи аніонні зв’язки, що призводять до теплового вибуху.
“Це дослідження з’ясовує критичний вплив іонної асоціації на теплове розгойдування та встановлює ефективну стратегію для досягнення тривалого терміну служби, високої напруги відключення та підвищеної безпеки літій-іонних акумуляторів”, — наголосили автори дослідження.
Нагадаємо, корейські дослідники придумали, як запобігати утворенню дендритів у літій-металевих акумуляторах. Також повідомлялося, що натрій-іонні акумулятори скоро можуть стати такими ж міцними, як літієві аналоги.
