Ученые создали аккумуляторы, не взрывающиеся при перегреве

Физики из Стэнфорда создали новый вид литий-ионных аккумуляторов, которые автоматически отключаются при достижении опасных температур, тем самым избегая взрыва при перегреве, и мгновенно включаются назад после охлаждения, говорится в статье, опубликованной в новом научном журнале Nature Energy.

"Многие из нас испробовали самые разные стратегии по борьбе с взрывами и пожарами, которые возникают из-за литий-ионных источников питания. Нам удалось создать первую батарейку, которую можно полностью и многократно отключать и затем "воскрешать", не ухудшая при этом ее свойства", — заявила Чженань Бао (Zhenan Bao) из Стэнфордского университета (США).

Бао и ее коллеги уже несколько лет работают над созданием нового поколения литий-ионных аккумуляторов, лишенных двух главных недостатков современных источников тока подобного рода – резкого снижения в емкости после нескольких сотен циклов заряда и разряда, а также склонности к взрывам и возгораниям при перегреве.

Как объясняют ученые, литий-ионные батареи взрываются из-за того, что при перегреве внутри них начинают возникать короткие замыкания, которые еще больше нагревают аккумулятор и испаряют электролит, превращая его в пузырьки горячего газа. Цепь подобных нагревов и коротких замыканий раскаляет недра батарейки до температур в тысячу градусов Цельсия, в результате чего газ в конечном итоге разрывает ее и происходит взрыв, выбрасывающий расплавленное содержимое аккумулятора наружу.

Группе Бао удалось найти способ остановить подобную "цепную реакцию", используя наработки, которые Стэнфордские ученые достигли совсем в другой области физики. Относительно недавно, как рассказывают исследователи, они создали необычные "градусники" из наночастиц никеля, вставленных в тонкий лист из пластика и графена.

Эти термометры работают необычным образом – в состоянии покоя частицы никеля касаются друг друга, что позволяет им проводить ток. Когда лист нагревается, пластик слабо, но расширяется, что ослабляет контакт между частицами металла и снижает их электропроводность. Это свойство Бао и ее коллеги использовали для того, чтобы мгновенно отключать батарейку при перегреве и так же быстро включать ее при снижении температуры.

Для этого ученые просто склеили подобный лист из пластика с поверхностью одного из электродов аккумулятора, что заставило его терять электропроводность в тот момент, когда температура превышала 70 градусов Цельсия. По словам Бао, температуру отключения можно гибко менять, подстраивая ее под нужды той или иной сферы применения.