Литиевые батареи высокой плотности содержат огромное количество энергии – и когда у них выпадают внутренности, они могут сделать это совершенно впечатляющим разрушительным образом. Поэтому исследователи встроили возможности пожаротушения прямо в сами элементы.
Литиевая батарея стала огромным шагом вперед для человечества. Смартфоны, мультироторные дроны, электромобили для дальних поездок, электровелосипеды, ноутбуки для работы в течение всего дня, электрические моноколеса и скейтборды — всем этим мы обязаны литию.
Они не выходят из-под контроля и часто выходят из строя, особенно если они изготовлены в соответствии с жесткими стандартами и за ними правильно ухаживают. Но сейчас в наших домах и на работе, в гаражах, рюкзаках и транспортных средствах их так много – и так много дешевых, не соответствующих стандартам элементов – что возгорания литиевых батарей теперь стали реальностью: произошло более 200 инцидентов. записано только в Нью-Йорке в 2022 году. И вам точно не захочется быть рядом, когда это произойдет.
«Пожары», возможно, даже недостаточно сильный язык; даже самый маленький может взорваться с такой силой, что выбьет окна в комнате. Они могут превращаться в огнеметы, изрыгающие расплавленный металл, поджигая близлежащие здания и транспортные средства. Их может быть очень трудно подавить, когда они начнут действовать. В этом видео пожарной службы Нью-Йорка довольно убедительно излагаются аргументы, дополненные некоторыми здравыми советами – например, ради Пита, не заряжайте электровелосипед в коридоре, если это единственный выход из дома.
Опасности литий-ионных аккумуляторов на полном дисплее
Осторожно обращайтесь с аккумуляторами высокой плотности; достаточно сказано. Но исследователи из Университета Клемсона и Университета Хунани говорят, что им удалось найти решение.
Команда создала новый тип перезаряжаемой литиевой батареи, заменив типичный легковоспламеняющийся жидкий электролит… ну, более или менее тем, что обычно можно найти в огнетушителе. Вместо использования обычных легковоспламеняющихся органических растворителей для электролита батареи исследователи использовали модифицированную версию негорючего теплоносителя Novec 7300 компании 3M.
«Электролит», — пишет один из исследователей в статье для The Conversation, — «позволяет ионам лития, несущим электрический заряд, перемещаться через сепаратор между положительным и отрицательным полюсами. клеммы литий-ионной батареи. Модифицировав доступные коммерческие охлаждающие жидкости так, чтобы они функционировали как электролиты, мы смогли создать батарею, которая самостоятельно тушит возгорание».
Самозатухающий электролит хорошо себя зарекомендовал как в литий-ионных, так и в калий-ионных батареях, отказываясь загораться, даже если в них вбивали гвозди. Команда не предоставила видео этих испытаний, но вот как это выглядит, когда батарея не проходит тест на проникновение гвоздя. Итак, представьте себе видео ниже, за исключением того, что ничего не происходит.
Первая фаза испытания на проникновение гвоздя — поломка батареи | Электрическая безопасность прежде всего
Раствор для огнетушителя также хорошо зарекомендовал себя в качестве электролита, хорошо работая при температуре от -100 до 175 °F (от -75 до 80 °C), выдерживая экстремально высокие и низкие температуры значительно лучше, чем обычные электролиты, а в некоторых случаях случаи, сохраняющие емкость аккумулятора в течение значительно большего количества циклов зарядки.
И какие новости? Кажется, что его будет удивительно легко внедрить в коммерческом масштабе.
«Поскольку наш альтернативный электролит имеет физические свойства, аналогичные используемым в настоящее время электролитам, — пишут исследователи, — его можно легко интегрировать в существующие линии по производству аккумуляторов. Если отрасль примет его, мы ожидаем, что компании будут способны производить негорючие батареи, используя существующие мощности по производству литий-ионных батарей».
Очень аккуратная работа!
Исследование было опубликовано в журнале Nature Sustainability .
