Новая «умная батарея» выключается при перегреве

0
231 views

Тонкая плёнка из полиэтилена скрывает в себе игольчатые наночастицы покрытого графеном никеля
(фото Zheng Chen, Stanford University).

Не успели гироскутеры, также известные как ховерборды, завоевать массовую популярность, как во многих странах появился запрет на их использование в общественных местах. Виной тому стали многочисленные случаи возгорания, вызванные перегревом литиево-ионных аккумуляторов. ? эта проблема касается многих электрических устройств. Периодически появляются сообщения о возгорании аккумуляторов в смартфонах, современных электрокарах и даже в самолётах.

Но учёные из Стэнфорда заявляют, что им удалось разработать первый литиево-ионный аккумулятор, полностью защищённый от возгорания. (Впрочем, они немного лукавят, мы уже видели пожароустойчивые батареи с кевларом.)

Секрет нового изобретения заключается в особом полимерном материале, который при опасном повышении температуры перестаёт проводить электричество и тем самым приводит к выключению батареи.

Очаги перегрева возникают при коротком замыкании внутри аккумулятора на пути между двумя электродами, и исследователи уже давно искали возможность остановить этот процесс до появления пламени.

Например, внутри помещали капсулы с жидким компонентом. При высокой температуре капсулы плавились, вещество выливалось и формировало внутри изолирующий пластиковый слой, останавливающий ток. Правда, этот процесс необратим, и невозможно использовать "пролившиеся" батареи повторно.

В 2014 году профессор ? Цуй (Yi Cui) и его коллеги из Стэнфорда представили "умную батарею", которая предупреждает владельца смартфона или другой электроники об опасности замыкания и необходимости сменить аккумулятор.

Чтобы придумать что-то ещё более безопасное, Цуй обратился к специалисту по химическим технологиям Чженань Бао (Zhenan Bao), команда которой ранее разработала особый материал с включением никелевых наночастиц, снижающий свою электропроводность при нагреве.

Проблема заключалась в том, что такие частицы быстро разрушались под воздействием химических веществ внутри батареи. Но совместными усилиями учёные создали тончайшую полиэтиленовую плёнку, в которой наночастицы были изолированы от окружающей среды слоем графена. Затем они поместили этот материал внутрь обыкновенного литиево-ионного аккумулятора между одним из электродов и клеммой-токосъёмником.

При нормальной рабочей температуре ток без препятствий проходит сквозь плёнку. Но как только батарея нагревается выше 70 градусов по Цельсию, полиэтилен расширяется и растягивает никелевые частицы дальше друг от друга. При этом они перестают проводить электричество, работа аккумулятора останавливается, и температура начинает снижаться. По мере охлаждения полиэтилен принимает свою первоначальную форму, и электропроводящие свойства плёнки восстанавливаются.

"Мы даже можем настроить критическую температуру, изменяя количество частиц и тип полимерного покрытия, – сообщает Бао в пресс-релизе. – Например, мы можем выключать батарею при 50 или 100 градусах по Цельсию".

Авторы работы, опубликованной в журнале Nature Energy, отмечают, что их изобретение позволяет значительно повысить безопасность аккумуляторов, и при этом сохраняет их высокую производительность. Специалисты ожидают, что после испытаний на больших системах батареи с защитной плёнкой могут появиться в продаже.

?сточник

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

Добавить отзыв

Обязательные поля помечены *

Имя:*

E-mail:*
Ваш e-mail не будет опубликован.

Сообщения:*