Прочная литий-ионная батарея не ломается и не горит

Новый класс электролитов «вода в соли» встроен в полимерную матрицу, которая снижает активность воды, повышает энергетические возможности и жизненный цикл батареи

Команда исследователей из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, реализовала еще одно знаменательное достижение, освоив революционную технологию литий-ионных аккумуляторов.

Гибкая литий-ионная батарея, которая может работать в экстремальных условиях, она не поддается разрезанию, ее можно погружать в воду и бросать с силой. Кроме этих удивительных свойств, можно прибавить то, что она не горит.

Из-за легковоспламеняющихся и горючих материалов, современные литий-ионные аккумуляторы подвержены катастрофическим пожарам и взрывам, большинство из которых происходят спонтанно.

В исследовании, опубликованном в журнале Chemical Communications, испытатели делятся новыми достижениями, которые относятся к их последнему открытию: новый класс электролитов «вода в соли» встроен в полимерную матрицу, которая снижает активность воды, повышает энергетические возможности и жизненный цикл батареи, одновременно избавляя ее от легковоспламеняющихся, токсичных и высокореактивных растворителей, присутствующих в современных литий-ионных батареях.

С появлением литий-ионных аккумуляторов в качестве средства хранения энергии в портативной электронике, электромобилях и автономных электросетях, достижения в области безопасности знаменуют собой значительный шаг вперед, способный изменить способы производства и методы использования литий-ионных батарей в электронных устройствах.

«С момента коммерциализации начала 1990-х годов, форм-фактор литий-ионных аккумуляторов практически не изменился. Как и прежде, они имеют цилиндрическое или призматическое исполнение. Под герметичным корпусом находится жидкий электролит». «Первоначальные усилия были сосредоточены на замене легковоспламеняющейся жидкости полимером, для повышения безопасности и смены форм-фактора».

Были преодолены некоторые ограничения в применении жидких электролитов, связанные с энергетическими возможностями и несовместимостью с большинством используемых анодных материалов. Этого удалось достичь с помощью «стабильных водно-гелиевых полимерных электролитов, полученных с помощью полимеризации водорастворимых акрилатов», пишут авторы.

Ученые смогли показать, что процесс отверждения и интеграция электролита «вода в соли» в полимер улучшили удержание свободной воды, что привело к расширению окна электрохимической стабильности.

Кроме того, благодаря новому полимерному электролиту, дополнительно была улучшена устойчивость к повреждениям, продемонстрированная еще в 2017 году с помощью революционной гибкой батареи. «Первое поколение гибких батарей не было столь же стабильным, как те, которые произвели сейчас».

«Эти батареи могут функционировать в течение нескольких дней. Их можно пытаться сжечь, разрезать или разрушить другими способами, но они будут продолжать работать».

Источник: SciTechDaily