Материал в 100 раз тоньше волоса сделает работу аккумуляторов в 2 раза лучше

Компания LG Chem разработала новый материал, который может устранить риск теплового разгона в литий-ионных аккумуляторах. Об этом пишет Interesting Engineering.

Тепловой разгон считается серьезной проблемой для отрасли. Это цепная реакция, которая может привести к пожарам и взрывам в литий-ионных аккумуляторах. Тепловой разгон происходит, когда катод и анод внутри батареи непреднамеренно вступают в прямой контакт, вызывая короткое замыкание и выделение тепла. За считанные секунды температура может подняться почти до 1000°C. Для решения этой проблемы компания LG Chem разработала термочувствительный материал под названием Safety Reinforced Layer (SRL). Ожидается, что материал, подавляющий тепловой разгон, будет эффективен в предотвращении пожаров, быстро блокируя путь реакции на ранних стадиях перегрева.

Решение LG Chem — это тонкий, чувствительный к температуре материал, который называется Safety Reinforced Layer (SRL). Он невероятно тонкий, его толщина составляет всего 1 микрометр — примерно одна сотая толщины человеческого волоса. Этот слой размещается между катодом и токосъемником, алюминиевой фольгой, которая проводит электричество внутри батареи.

SRL действует как интеллектуальный предохранитель. При нормальных рабочих температурах он позволяет электричеству свободно течь. Однако, если температура батареи поднимается выше безопасного диапазона, SRL реагирует. Когда температура батареи поднимается выше нормального диапазона, между 90°C и 130°C, материал реагирует на тепло, изменяя свою молекулярную структуру и эффективно подавляя поток тока. Более того, SRL быстро реагирует на любые изменения температуры.

Этот материал для подавления теплового разгона очень чувствителен к температуре, его электрическое сопротивление увеличивается на 5000 Ом (Ω) при каждом повышении температуры на 1°C. Максимальное сопротивление материала более чем в 1000 раз выше, чем при нормальных температурах. Материал обратим. Как только температура падает, сопротивление возвращается к норме, позволяя батарее работать в обычном режиме.

Чтобы продемонстрировать эффективность SRL, LG Chem провела обширные испытания. В ходе испытаний на проникновение гвоздя в мобильные литий-кобальтовые (LCO) батареи ни одна из батарей, оснащенных SRL, не загорелась. SRL можно легко интегрировать в существующие процессы массового производства. Исследователи уже продемонстрировали рулонное производство SRL на токосъемниках с впечатляющей скоростью 5 километров в день.

Компания LG Chem завершила испытания на безопасность SRL в аккумуляторах для мобильных устройств и планирует продолжить испытания аккумуляторов для электромобилей большей емкости в течение следующего года.