Литий-ионные аккумуляторы стали основным источником энергии для множества устройств, включая смартфоны и электромобили. Однако их использование связано с рисками, такими как перегрев и утечки, которые могут привести к серьезным инцидентам. В ответ на эти опасности ученые разработали новый датчик, способный обнаруживать утечки газа, что может значительно повысить безопасность этих аккумуляторов.
В ходе исследования, опубликованного в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, ученые представили датчик, который может выявлять утечки паров этиленкарбоната (ЭК) — основного компонента электролита в литий-ионных аккумуляторах. Этот газ может выделяться при перегреве или повреждении элементов батареи, что делает его обнаружение критически важным.
Разработка датчика основана на использовании ковалентных органических каркасов (COF), молекулярных структур, специально созданных для селективного обнаружения определенных газов. Ученые провели тщательный отбор материалов, используя вычислительные методы, что позволило им выявить COF-QA-4 как наиболее подходящий кандидат для этой задачи. Датчик продемонстрировал высокую чувствительность: он способен обнаруживать пары ЭК при концентрациях всего 1,15 частей на миллион.
Система раннего обнаружения утечек может предотвратить серьезные инциденты, позволяя пользователям и системам управления батареями реагировать на потенциальные угрозы до того, как они станут критическими. Это может быть особенно полезно в контексте растущей популярности электромобилей, где безопасность является важным аспектом.
Кроме применения в электромобилях, новый датчик имеет потенциал для интеграции в системы управления аккумуляторами для умных домашних устройств и в промышленные системы безопасности. Это расширяет его возможности, обеспечивая оповещения в режиме реального времени об утечках газа и выступая в качестве системы раннего предупреждения для предотвращения аварий.
