Группа учёных из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) Министерства энергетики США разработала способ повышения безопасности литий-ионных батарей. В основе технологии лежит добавление в электролит смеси, которая мгновенно затвердевает при ударе, предотвращая замыкание электродов и последующее возгорание.
В обычных литий-ионных батареях тонкий слой пластика разделяет электроды. Повреждение этого слоя может привести к контакту электродов, что вызывает воспламенение жидкого электролита и взрыв батареи. Вдохновение для нового решения пришло к Габриэлю Вейту из ORNL во время игры с детьми со смесью кукурузного крахмала и воды, которая ведёт себя как жидкость, но затвердевает при приложении давления. Это свойство, называемое дилатансией, и легло в основу разработки.
Учёные использовали сверхтонкий диоксид кремния (SiO2) — по сути, сверхмелкий песок, частицы которого имеют сферическую форму и диаметр всего 200 нанометров (200 × 10-9 м). Одинаковый размер частиц — ключевой фактор: он обеспечивает равномерное распределение добавки в электролите и эффективное затвердевание при ударе. Неравномерность размеров частиц снижает эффективность защиты.
Для исследования поведения материала под напряжением учёные использовали рассеяние нейтронов на источнике импульсных нейтронов ORNL.
ORNL уже передала пять патентов на технологию SAFIRE (Safe Impact Resistant Electrolytes — безопасные ударопрочные электролиты) стартапу Safire Technology Group. Компания расширила свои научно-исследовательские работы в Теннесси, сосредоточившись на выводе технологии на рынок для электромобилей, оборонных применений и электрических летательных аппаратов с вертикальным взлётом и посадкой (eVTOL). По словам Джона Ли, соучредителя и генерального директора Safire Technology Group, SAFIRE может преобразовать автомобильную промышленность, снизив вес транспортных средств и увеличив дальность пробега за счёт отказа от тяжёлой защитной оболочки. В оборонной сфере технология обеспечивает защиту, одновременно снижая вес оборудования.