Допълнителният солен електролит на Станфорд създава огнеупорни батерии

Сподели

Изследователите работят за подобряване на технологията на батериите по всякакви начини и сред най-важните е справянето с проблема със запалимостта. Учените са изготвили нова рецепта за електролит, която се справя с това по многообещаващ начин, разчитайки на допълнително съдържание на сол, за да заобиколят проблемните химични реакции.

Литиево-йонните батерии в нашите телефони, лаптопи и електрически превозни средства носят известен риск от пожар, тъй като генерират топлина, докато работят. Виждали сме много интересни подходи за управление на този риск, включително интегрирани забавители на горенето, предупредителни системи, които предупреждават потребителите за прегряване, и изключващи превключватели, които изключват устройството, преди това да се случи.

Много обещаващи решения са съсредоточени върху горимите течни електролити, които пренасят електрическия ток между двата електрода на батерията. Дефектите и повишаващите се температури могат да причинят набъбване и/или запалване на тези електролити, което след това може да доведе до запалване на смартфони или електрически превозни средства. Този процес обикновено започва при около 140 °F (60 °C), където разтворителите в електролита започват да се изпаряват и се превръщат от течност в газ.

„Едно от най-големите предизвикателства в индустрията за батерии е въпросът за безопасността, така че има много усилия да се опитаме да направим електролит за батерии, който е безопасен“, каза Рейчъл З Хуанг, студент в Станфордския университет и първи автор на ново проучване.

Рейчъл Хуанг, аспирант в Станфордския университет, разработи съвместно нов електролит за литиеви батерии

Jian-Cheng Lai/Станфордски университет

Хуанг и нейните колеги от Станфорд и SLAC National Accelerator Laboratory са разработили батерия, която може да издържи на високи температури, без да се запали. Новият електролит на полимерна основа включва голямо количество литиева сол, наречена LiFSI, което съставлява 63% от общото му тегло. Противоинтуитивно, това беше съчетано със запалими молекули на разтворителя, като двете формираха симбиотична връзка, която благоприятства безопасността и производителността на батерията.

Молекулите на разтворителя позволяват на електролита да провежда йони и да работи на същото ниво като конвенционален електролит, докато високата концентрация на соли закотвя тези молекули, предотвратявайки тяхното изпаряване и, на свой ред, пожар. Незапалимият електролит на екипа беше подложен на тест в литиево-йонна батерия, която можеше безопасно да работи от стайна температура до 212 °F (100 °C).

Стандартните материали за батерии могат да се видят запалващи се отляво, докато нов, незапалим материал е в състояние да устои на това, както се вижда отдясно
Стандартните материали за батерии могат да се видят запалващи се отляво, докато нов, незапалим материал е в състояние да устои на това, както се вижда отдясно

Jian-Cheng Lai/Станфордски университет

„Това ново откритие показва нов начин на мислене за проектиране на електролити, базирани на полимери“, каза Женан Бао, професор в Станфордския университет. „Този ​​електролит е важен за разработването на бъдещи батерии, които са едновременно с висока енергийна плътност и безопасни.“

Една ключова характеристика на новия електролит на екипа е, че има лигава форма, подобна на конвенционалните електролити, което означава, че може да се интегрира със съществуващи части на батерията, за разлика от други експериментални, незапалими електролити. Екипът вижда особен потенциал в приложенията за електрически превозни средства, където батериите могат да бъдат опаковани по-близо една до друга без риск от прегряване. Това би се равнявало на подобрена енергийна плътност и по-голям обхват.

„Този ​​много вълнуващ нов електролит за батерии е съвместим със съществуващата клетъчна технология за литиево-йонни батерии и би оказал голямо влияние върху потребителската електроника и електрическия транспорт“, каза авторът на изследването Yi Cui.

Изследването е публикувано в списанието материя.

източник: Национална ускорителна лаборатория SLAC



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели