
Британські дослідники з Університету Суррея заявляють, що створені ними інноваційні датчики для моніторингу можуть завчасно виявляти несправності всередині літій-іонних акумуляторів, запобігаючи перегріву.
На відміну від датчиків, що вже використовуються, нові інтелектуальні пристрої, створені британськими вченими, вбудовуються безпосередньо всередину акумулятора для моніторингу температури, тиску, напруги і хімічних змін у режимі реального часу. Вони навіть здатні активувати вбудовані функції пожежогасіння.
«Ми всі чули історії про спалахи літій-іонних акумуляторів і про те, як складно їх гасити. Найкращий підхід — не допустити їх виникнення. Наша технологія може стати справжнім проривом для багатьох критично важливих галузей. Інтелектуальні датчики вбудовані безпосередньо в ключові компоненти акумулятора, такі як струмозйомники та сепаратори, забезпечують швидкі та точні показники зсередини. Вони не просто відстежують тепло — вони активно реагують на нього, використовуючи вогнестійкі матеріали для уповільнення перегріву», — зазначає викладач енергетичних матеріалів та нанотехнологій в Інституті передових технологій Університету Суррея, доктор Кай Ян.
Літій-іонні акумулятори є одним з найдорожчих компонентів у сучасних технологіях електричного транспорту та електроніки. Інтелектуальні датчики можуть забезпечити значний потенціал для подовження терміну роботи акумуляторів та більш безпечної переробки цінних матеріалів.

«Продаж нових бензинових та дизельних автомобілів буде заборонено у Великій Британії з 2035 року, але безпека, особливо ризик займання акумулятора, залишається однією з головних проблем. Ці датчики необхідні для підвищення безпеки та сталого розвитку без шкоди для продуктивності. Це саме та інновація, яка нам потрібна для досягнення нульових викидів, одночасно підтримуючи промисловість та приносячи реальну користь кінцевим користувачам», — переконує директор Інституту передових технологій при Університеті Суррея, професор Раві Сільва.
Вогнегасники всередині акумуляторів
Дослідники з Інституту хімії Китайської академії наук створили прототип літій-металевої батареї з вбудованим вогнегасником, який активується у випадку перегріву. Літій-металеві акумулятори мають великий потенціал, оскільки здатні зберігати у 10 разів більше енергії, ніж літій-іонні. Вони мають високу щільність енергії, що робить їх ідеальними для використання в електричному транспорті та портативних електронних пристроях.
Однак легкі літій-металеві аноди та оксидно-нікелеві катоди можуть викликати утворення горючих газів. Накопичення цих газів всередині акумулятора може призвести до спалахування та пожежі.
Для вирішення цієї проблеми китайські дослідники додали вогнестійкий полімер у катод свого прототипу літій-металевої батареї. У рамках дослідження науковці піддали прототип свого акумулятора та стандартний літій-металевий акумулятор нагріву, починаючи від 50°С.

Коли температура перевищувала 100°С, обидва акумулятори починали перегріватись. Однак у прототипі спеціальний полімер починав руйнуватись, виділяючи хімічні речовини — інгибітори полум’я, що діяли як крихітні вогнегасники. Вони придушували відновлювальні реакції на аноді, пов’язані з утворенням газів.
За температури 120°C стандартна літій-металева батарея нагрівалась до 1 тис.°C протягом 13 хвилин і спалахувала. В тих же експериментальних умовах прототип з вогнестійким полімером досяг пікової температури 220°C і не спалахнув та не вибухнув.
«Ця інтелектуальна стратегія управління газом підвищує як термічну безпеку, так і електрохімічну стабільність, відкриваючи революційний шлях створення пожежобезпечних літій-металевих акумуляторів для сучасних систем зберігання енергії», — пояснюють китайські дослідники.
Крім того, за допомогою деяких модифікацій вогнестійкий матеріал може бути включений до складу акумуляторних батарей з використанням існуючих методів їх виробництва. Це може прискорити комерційне застосування даної технології, яку також можна поєднати з інноваційними датчиками для моніторингу всередині акумуляторів.
Результати опубліковані у PNAS
Джерело: TechXplore
Повідомити про помилку
Текст, який буде надіслано нашим редакторам: