Исследователи из Университета штата Мичиган сделали значительное открытие в области безопасности литий-ионных батарей, предложив использовать лигнин — природный материал из древесины — для создания более безопасных и долговечных аккумуляторов.
Чэнчэн Фанг, доцент Инженерного колледжа, и Моджган Неджад, доцент Колледжа сельского хозяйства и природных ресурсов, совместно разработали тонкопленочный сепаратор из лигнина, который можно интегрировать в литий-ионные батареи для предотвращения коротких замыканий, способных вызвать возгорание или взрыв. Лигнин является важным элементом в древесине, отвечающим за жесткость и поддержку клеток, и теперь его уникальные свойства нашли новое применение в аккумуляторах.
Стандартные сепараторы в батареях обычно изготавливаются из пластика, такого как полиэтилен или полипропилен, которые начинают плавиться при температуре около 100 °C. Это может привести к контакту анода и катода, что чревато коротким замыканием и, как следствие, пожарами или взрывами. В отличие от пластиковых аналогов, сепараторы на основе лигнина сохраняют свою стабильность и остаются прочными до температур 300 °C, что значительно повышает безопасность батарей.
Но это не единственное преимущество лигниновых сепараторов. Они также продлили срок службы батарей. Тонкая пленка из лигнина (всего 25 микрометров) позволила повысить устойчивость батареи, что в свою очередь увеличило ее срок эксплуатации на целых 60%. Это открытие может иметь огромное значение в контексте повышения долговечности аккумуляторов, которые используются в электромобилях, портативной электронике и других устройствах.
Третье важное преимущество разработки — экологическая чистота. Команда ученых использовала метод сухой обработки для производства пленок, что исключает использование вредных растворителей, обычно применяемых при традиционном производстве сепараторов. Этот подход не только снижает вредное воздействие на окружающую среду, но и позволяет производить лигниновые пленки по требованию, что снижает стоимость и отходы.
Лигнин, в частности лигносульфонат, является природным материалом с избыточным количеством, что делает его доступным и экономически выгодным для массового производства. По словам Фанга, это открывает новый путь для создания более безопасных и устойчивых аккумуляторов с улучшенными характеристиками, что может изменить подход к проектированию батарей в будущем.
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/