Российские учёные придумали способ для эффективной защиты литийионных аккумуляторов от перегрева и взрыва. Такие случаи не редкость и могут приводить к травмам в быту и на производстве. Предотвратить подобные ситуации можно, если применить в аккумуляторе покрытие из специального полимера — при скачке напряжения материал превращается из проводника в диэлектрик и тормозит развитие аварийной ситуации. Разработкой уже заинтересовались производители аккумуляторов, отмечают авторы исследования.
Российские учёные из Института химии Санкт-Петербургского государственного университета создали специальное полимерное покрытие для литийионных батарей, способное предотвратить взрыв аккумулятора. Разработка позволит снизить риски самовозгорания электроники, а также травм и аварий в быту и на производствах. Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Batteries.
Как отмечают авторы работы, литийионный аккумулятор может загореться из-за теплового разгона батареи — резкого повышения температуры аккумулятора в аварийных режимах работы. Это происходит, если напряжение в батарее превышает предельные значения или, напротив, падает ниже допустимого минимума.
Первое явление называется перезарядом аккумулятора, оно часто связано с неисправностью зарядного устройства. Второе явление — падение напряжения ниже допустимых значений — происходит в результате короткого замыкания или слишком сильного разряда и тоже может привести к возгоранию батареи. Такие случаи связаны обычно с неисправностью электронных схем устройства, внешними механическими воздействиями или дефектами сборки.
Учёные разработали специальный полимер, который в случае резкого скачка напряжения или температуры превращается из проводника тока в диэлектрик. В нормальной ситуации покрытие из такого полимера, нанесённое внутри литийионного аккумулятора, не мешает работе батареи.
Однако если в устройстве произойдёт скачок напряжения, материал переключится в состояние изолятора и перестанет проводить электричество. Благодаря этому батарея перестанет нагреваться и угроза взрыва будет ликвидирована — аккумулятор просто медленно разрядится.
«Наша концепция защиты от короткого замыкания может быть применена ко многим видам электродных материалов, использующихся в самых различных устройствах — от телефонов до мощных промышленных аккумуляторов», — пояснил в комментарии RT руководитель проекта, профессор кафедры электрохимии Института химии СПбГУ Олег Левин.
По словам учёных, такой материал может повысить безопасность батарей, применяемых в ноутбуках, смартфонах и других электронных устройствах, а также электромобилей, в которых используются высоковольтные аккумуляторы.
«Сейчас наши полимеры заинтересовали одного из крупных производителей аккумуляторов, и мы рассчитываем на внедрение технологии в реальное производство. В дальнейшем планируем сделать процесс нанесения полимера более дешёвым и технологичным и подобрать защитные слои под различные типы аккумуляторов», — добавил Олег Левин.