Учени разработиха уникална батерия, която може сама да потуши пожара си

Учени са разработили уникална по рода си самозагасваща се акумулаторна батерия, която може да предотврати пожари и експлозии, причинени от прегряване.

Изследването на екипа, публикувано в Nature Sustainability описва как те са заменили силно запалимия електролит с материали, които се намират в пожарогасител за търговски цели.

Конвенционалният електролит се състои от литиева сол и органичен разтворител, които са запалими и склонни към термично изтичане. Това е верижна реакция на генериране на топлина и химическо разлагане, която може да доведе до пожар или експлозия.

Изследователите модифицират лесно достъпни охлаждащи течности, които се използват за гасене на пожари за да функционират като електролити на батерии. Техният електролит е незапалим, устойчив на топлина и съвместим с всеки химически състав на батерията.

Изследователите тестваха своята батерия в лаборатория при различни условия. Електролитът ѝ работи добре в широк температурен диапазон – от около -75 до +80 градуса по Целзий. Установено е също така, че батериите им отвеждат топлината от батерията, като по този начин ефективно потушават вътрешни пожари.

Те подлагат батериите си на тест с пробиване на пирон – общ метод за оценка на безопасността на литиево-йонните батерии. Пробиването на пирон от неръждаема стомана през заредена батерия симулира вътрешно късо съединение, което може да предизвика пожар или експлозия. Батерията издържа на теста, без да се запали.

Предимства и предизвикателства

Изследователите заявиха, че техният проект има потенциала да направи литиево-йонните батерии по-безопасни и може да спечели време за по-дългосрочни подобрения, които да намалят присъщите рискове от прегряване и пожари. Литиево-йонните батерии се използват широко в електрониката и електромобилите, но имат редица проблеми с безопасността.

Например, температурата им се променя при зареждане и разреждане поради вътрешното съпротивление – противопоставяне в батерията на потока на електрическия заряд.

Безопасността и издръжливостта на батериите могат да бъдат сериозно застрашени от високи външни температури или неравномерни температури в батерийния пакет.

Един от проблемите с безопасността на литиево-йонните батерии е, че твърде бързото им зареждане може да доведе до образуване на дендрити – остри литиеви иглички – върху анода на батерията. Тези иглички могат да пробият сепаратора и да достигнат до противоположния електрод, което води до късо съединение и вътрешно запалване на батерията.

Изследователите заявиха, че са искали да разработят незапалим електролит, който лесно да отвежда топлината от акумулаторния блок, да функционира в широк температурен диапазон, да бъде много издръжлив и да е съвместим с всякакъв химически състав на батерията. Въпреки това, те са се сблъскали и с някои предизвикателства. Например, повечето известни незапалими органични разтворители съдържат скъпоструващи флуор и фосфор, които могат да навредят на околната среда. Те заявиха, че ще продължат да търсят по-устойчиви и икономически ефективни алтернативи за своя електролит.