Матеріал у 100 разів тонший за волосину зробить роботу акумуляторів у 2 рази кращою

Компанія LG Chem розробила новий матеріал, який може усунути ризик теплового розгону в літій-іонних акумуляторах. Про це пише Interesting Engineering.

Тепловий розгін вважається серйозною проблемою для галузі. Це ланцюгова реакція, яка може призвести до пожеж і вибухів у літій-іонних акумуляторах. Тепловий розгін відбувається, коли катод і анод всередині батареї ненавмисно вступають у прямий контакт, спричиняючи коротке замикання і виділення тепла.

За лічені секунди температура може піднятися майже до 1000°C. Для вирішення цієї проблеми компанія LG Chem розробила термочутливий матеріал під назвою Safety Reinforced Layer (SRL). Очікується, що матеріал, який пригнічує тепловий розгін, буде ефективним у запобіганні пожежам, швидко блокуючи шлях реакції на ранніх стадіях перегріву.

Рішення LG Chem — це тонкий, чутливий до температури матеріал, який називається Safety Reinforced Layer (SRL). Він неймовірно тонкий, його товщина становить лише 1 мікрометр — приблизно одна сота товщини людської волосини. Цей шар розміщується між катодом і струмознімачем, алюмінієвою фольгою, яка проводить електрику всередині батареї.

SRL діє як інтелектуальний запобіжник. За нормальних робочих температур він дозволяє електриці вільно текти. Однак, якщо температура батареї піднімається вище безпечного діапазону, SRL реагує. Коли температура батареї піднімається вище за нормальний діапазон, між 90°C і 130°C, матеріал реагує на тепло, змінюючи свою молекулярну структуру й ефективно пригнічуючи потік струму. Ба більше, SRL швидко реагує на будь-які зміни температури.

Цей матеріал для придушення теплового розгону дуже чутливий до температури, його електричний опір збільшується на 5000 Ом (Ω) при кожному підвищенні температури на 1°C. Максимальний опір матеріалу більш ніж у 1000 разів вищий, ніж за нормальних температур. Матеріал оборотний. Щойно температура падає, опір повертається до норми, даючи змогу батареї працювати у звичайному режимі.

Щоб продемонструвати ефективність SRL, LG Chem провела великі випробування. Під час випробувань на проникнення цвяха в мобільні літій-кобальтові (LCO) батареї жодна з батарей, оснащених SRL, не загорілася. SRL можна легко інтегрувати в наявні процеси масового виробництва. Дослідники вже продемонстрували рулонне виробництво SRL на струмознімачах із вражаючою швидкістю 5 кілометрів на день.

Компанія LG Chem завершила випробування на безпеку SRL в акумуляторах для мобільних пристроїв і планує продовжити випробування акумуляторів для електромобілів більшої ємності протягом наступного року.

Раніше ми писали про 7 нових технологій акумуляторів, за якими варто стежити. Чи може одна з нових технологій стати життєздатною заміною літій-іонним батареям? Відповідь на це питання є у вчених, які розробили твердотільні, нікелеві, графенові альтернативи.