Британские исследователи из Университета Суррея заявляют, что созданные ими инновационные датчики для мониторинга могут заблаговременно выявлять неисправности внутри литий-ионных аккумуляторов, предотвращая перегрев.
В отличие от уже используемых датчиков, новые интеллектуальные устройства, созданные британскими учеными, встраиваются непосредственно внутрь аккумулятора для мониторинга температуры, давления, напряжения и химических изменений в режиме реального времени. Они даже способны активировать встроенные функции пожаротушения.
«Мы все слышали истории о вспышках литий-ионных аккумуляторов и о том, как сложно их тушить. Лучший подход — не допустить их возникновения. Наша технология может стать настоящим прорывом для многих критически важных отраслей. Интеллектуальные датчики встроенные непосредственно в ключевые компоненты аккумулятора, такие как токосъемники и сепараторы, обеспечивают быстрые и точные показатели изнутри. Они не просто отслеживают тепло — они активно реагируют на него, используя огнестойкие материалы для замедления перегрева», — отмечает преподаватель энергетических материалов и нанотехнологий в Институте передовых технологий Университета Суррея, доктор Кай Ян.
Литий-ионные аккумуляторы являются одними из самых дорогих компонентов в современных технологиях электрического транспорта и электроники. Интеллектуальные датчики могут обеспечить значительный потенциал для продления срока работы аккумуляторов и более безопасной переработки ценных материалов.
«Продажа новых бензиновых и дизельных автомобилей будет запрещена в Великобритании с 2035 года, но безопасность, особенно риск воспламенения аккумулятора, остается одной из главных проблем. Эти датчики необходимы для повышения безопасности и устойчивого развития без ущерба для производительности. Это именно та инновация, которая нам нужна для достижения нулевых выбросов, одновременно поддерживая промышленность и принося реальную пользу конечным пользователям», — убеждает директор Института передовых технологий при Университете Суррея, профессор Рави Сильва.
Огнетушители внутри аккумуляторов
Исследователи из Института химии Китайской академии наук создали прототип литий-металлической батареи со встроенным огнетушителем, который активируется в случае перегрева. Литий-металлические аккумуляторы имеют большой потенциал, поскольку способны хранить в 10 раз больше энергии, чем литий-ионные. Они обладают высокой плотностью энергии, что делает их идеальными для использования в электрическом транспорте и портативных электронных устройствах.
Однако легкие литий-металлические аноды и литий-металлические оксидно-никелевые катоды могут вызвать образование горючих газов. Накопление этих газов внутри аккумулятора может привести к воспламенению и пожару.
Для решения этой проблемы китайские исследователи добавили огнестойкий полимер в катод своего прототипа литий-металлической батареи. В рамках исследования ученые подвергли прототип своего аккумулятора и стандартный литий-металлический аккумулятор нагреву, начиная от 50°С.
Когда температура превышала 100°С, оба аккумулятора начинали перегреваться. Однако в прототипе специальный полимер начинал разрушаться, выделяя химические вещества — ингибиторы пламени, которые действовали как крошечные огнетушители. Они подавляли восстановительные реакции на аноде, связанные с образованием газов.
При температуре 120°C стандартная литий-металлическая батарея нагревалась до 1 тыс.°C в течение 13 минут и воспламенялась. В тех же экспериментальных условиях прототип с огнестойким полимером достиг пиковой температуры 220°C, не вспыхнул и не взорвался.
«Эта интеллектуальная стратегия управления газом повышает как термическую безопасность, так и электрохимическую стабильность, открывая революционный путь создания пожаробезопасных литий-металлических аккумуляторов для современных систем хранения энергии», — объясняют китайские исследователи.
Кроме того, с помощью некоторых модификаций огнестойкий материал может быть включен в состав аккумуляторных батарей с использованием существующих методов их производства. Это может ускорить коммерческое применение данной технологии, которую также можно совместить с инновационными датчиками для мониторинга внутри аккумуляторов.
Результаты опубликованы в PNAS
Источник: TechXplore
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: