Исследовательская группа из США разработала прозрачную, гибкую и огнестойкую литий-ионную батарею. Прототип нового аккумулятора, который имеет тот же уровень напряжения, что и коммерческие литий-ионные аккумуляторы, является прозрачным и гибким, как контактные линзы, нетоксичным и невоспламеняющимся, и может использоваться в открытом состоянии без чехла. Говорят, что батарея будет продаваться примерно через два года и, как ожидается, будет применен к носимым гаджетам.
Литий-ионная батарея, которая изменила мир. В настоящее время литиевые батареи незаменимы для многих перезаряжаемых электронных устройств, таких как мобильные телефоны, ноутбуки, электронные сигареты и электромобили (электромобили).
Литий-ионные аккумуляторы — отличные аккумуляторы с высокой плотностью энергии, но они также имеют недостатки. Из-за использования токсичных и легковоспламеняющихся материалов даже небольшая неисправность может привести к возгоранию бортового оборудования.
Исследовательская группа во главе с физиком из Института прикладной физики Университета имени Джона Хопкинса (APL) считала, что можно разработать более безопасные батареи. И в течение последних пяти лет мы разрабатываем литий-ионные аккумуляторы, которые вряд ли будут беспокоиться о неисправности. Впервые анонсированная в 2017 году в сотрудничестве с исследователями из Университета Мэриленда, ее надежная батарея обеспечивает бесперебойное питание при отключении, выстрелах из пневмо пушки, сгибании и погружении в жидкость.
После дальнейших улучшений исследовательская группа в Университете Джона Хопкинса добавила огнестойкость во второй половине 2019 года, подняв напряжение до уровня, эквивалентного уровню коммерческих продуктов.
Использует невоспламеняющийся и нетоксичный электролит. По словам Константиноса Герасопроса (Constantinos Gerasopros), старшего исследователя в APL и руководителя исследовательской группы, ключом к разработке неразрушимой батареи является электролит, набор химических веществ, которые разделяют положительный и отрицательный электроды батареи. Когда используется литий-ионная батарея, заряженные атомы лития (ионы лития) перемещаются от отрицательного электрода (анода), разделенного сепаратором в электролите, к положительному электроду (катоду), вызывая химическую реакцию, генерирующую энергию.
Электролит большинства литий-ионных аккумуляторов представляет собой смесь легковоспламеняющихся солей лития и токсичных жидкостей. В результате текущая область химии лития-иона "похожа на бомбу", говорит руководитель программы APL по материалам Джефф Маранки.
Когда сепаратор, который разделяет положительный и отрицательный электроды, разрушается, происходит короткое замыкание и выделяется большое количество тепла. Это тепло распространяется на легковоспламеняющееся вещество, такое как раствор электролита, высвобождает большое количество кислорода из положительного электрода в растворе электролита, и электронное устройство зажигается.
Все эти проблемы можно избежать с помощью водной литий-ионной батареи, которая не воспламеняется и не токсична для электролита. Литий-ионные аккумуляторы на водной основе существуют уже 25 лет, но до сих пор они были бесполезны, так как имеют слишком низкое сопротивление напряжения. Исследовательская группа APL увеличила концентрацию соли лития и смешала электролит с полимером (очень мягкий пластикоподобный материал), чтобы поднять потенциал примерно с 1,2 В до 4 В, что сопоставимо с коммерческими литий-ионными батареями.
Возможность выхода на рынок в течение 2 лет.
Прикрепив положительный и отрицательный электроды к пластикоподобному электролиту, разработанному исследовательской группой
Gerasopros et al., Литий-ионная батарея, как никогда ранее не была создана. Прозрачные и гибкие, как контактные линзы, нетоксичные и невоспламеняющиеся, они могут быть изготовлены и эксплуатироваться в чистом, беззаботном состоянии. Кроме того, они могут противостоять всевозможным злоупотреблениям.
Исследовательская группа APL даже погрузила устройство в соленую воду, порезала его ножницами, смоделировала баллистический удар с помощью воздушной пушки и даже зажгла его (см. Видео ниже).
Аккумулятор продолжал поставлять электричество во время этих испытаний. После испытания на горение устройство отрезало сгоревшую область и продолжало нормально работать в течение 100 часов.
По словам Маранки, новый литий-ионный аккумулятор на водной основе — это больше, чем просто эксперимент. Исследовательская группа уже начала переговоры с несколькими производителями (имя которых является частным).
Производители утверждают, что интеграция новых химикатов и геометрий в существующие производственные мощности по производству литий-ионных аккумуляторов не так сложна. Маранки сказал, что он может появиться на рынке в течение двух лет и может использоваться там, где никогда не использовались батареи.
Задача состоит в том, сколько раз его можно перезарядить.
Новый литий-ионный аккумулятор на водной основе является гибким и может быть встроен в носимые устройства. В конечном счете, это может даже быть включено непосредственно в волокна одежды. Кроме того, его надежность обеспечивает новые применения во многих военных и научных областях, таких как автономные подводные аппараты (AUV), беспилотники и спутники.
Есть еще некоторые технические препятствия, которые необходимо преодолеть. Например, необходимо увеличить количество циклов зарядки, которые могут быть обработаны водной литий-ионной батареей. Типичный аккумулятор смартфона можно заряжать чуть более 1000 раз,
но литий-ионный аккумулятор на водной основе, разработанный APL, начинает терять эффективность только после 100 циклов. Герасопрос сказал, что эта проблема может быть решена путем точной химической регулировки электролита.
Оставляйте комментарии, жмите палец.
Мне важно знать Ваше мнение, что-бы сделать канал лучше и интереснее.
Спасибо за уделенное время. Удачи Вам и здоровья.