| | 22 января 2017 | Новости науки и техники
Литий-ионные аккумуляторы получили встроенный «огнетушитель»
Литий-ионные аккумуляторные батареи, являющиеся «движущей силой» практически всех мобильных телефонов, планшетных компьютеров и электрических автомобилей, имеют свои слабости. Главным их недостатком является высокая вероятность возгорания в случае саморазогрева батареи до высокой температуры. Наглядными примерами тому являются недавние громкие случаи с возгоранием телефонов Samsung Galaxy Note 7, китайских электрических ховербордов и даже роботов. Замена жидких горючих электролитов твердыми негорючими и использование специализированных чипов-контроллеров являются частичными мерами, позволяющими решить данную проблему. А исследователи из Стэнфордского университета нашли еще одно элегантное решение — внедрение в батарею собственного «огнетушителя», специального огнезащитного состава, который срабатывает при повышении температуры выше критической точки.
Внедрение сдерживающих возгорание технологий в аккумуляторные батареи рассматривается учеными уже достаточно давно. Был разработан ряд решений, начиная от простых полимерных мембран, установленных между катодом и анодом, до более сложных, заключающихся в использовании композитных или керамических материалов. Однако, большинство из этих решений снижало электрические характеристики батареи и не гарантировало полного избавления от риска самовозгорания.
Решение, найденное стеэнфордскими учеными, заключается во внедрении в батарею состава TPP (фосфат трифенила, triphenyl phosphate), который заключен в оболочку из полимерных микроволокон. Если батарея работает в нормальном режиме, то полимерная оболочка не допускает проникновения состава TPP в электролит. Но если температура повышается выше 160 градусов Цельсия, то полимер оболочки плавится и выпускает в электролит TPP, который является химическим замедлителем и который препятствует процессу возгорания. С первого взгляда может показаться, что 160 градусов — это достаточно высокая температура. Однако, при такой температуре обычный литиевый электролит только начинает подходить к точке «невозврата», после которой происходят необратимые процессы и начинается возгорание.
Такой метод был опробован на небольших аккумуляторных батареях различного типа с жесткими корпусами. Исследователи установили, что материал TPP весьма эффективно препятствует возгоранию или быстро гасит пламя, если возгорание все же происходит. Дальнейшие исследования в данном направлении позволят оснастить собственным «огнетушителем» и более крупные аккумуляторные батареи, включая батареи с мягким полимерным покрытием, только ученым еще предстоит выяснить, как на это все будут влиять механические воздействия, к примеру, приложенное к аккумулятору извне давление, которое может разрушить оболочки полимерных микроволокон.
