1015
Компанія LG Chem розробила матеріал, який може усунути ризик теплового розряду в літій-іонних батареях. Цей прорив може підвищити безпеку електромобілів, смартфонів та інших пристроїв, які використовують ці типи батарей.
Тепловий витік вважається головним викликом для галузі. Це ланцюгова реакція, яка може призвести до пожеж та вибухів у літій-іонних акумуляторах. Тепловий розряд відбувається, коли катод і анод всередині батареї ненавмисно вступають у прямий контакт, викликаючи коротке замикання і виробляючи тепло. За лічені секунди температура може піднятися майже до 1000°C.
Щоб розв’язати цю проблему, LG Chem представила термочутливий матеріал під назвою Safety Reinforced Layer (SRL). Очікується, що він буде ефективним у запобіганні пожежам шляхом швидкого блокування реакції на ранніх стадіях перегріву.
Розчин, що реагує на температуру
Революційна розробка LG Chem — це тонкий, чутливий до температури матеріал. SRL в товщину всього 1 мікрометр — приблизно одна сота товщини людської волосини. Цей шар розміщений між катодом і струмоприймачем — алюмінієвою фольгою, яка проводить електрику всередині акумулятора.
SRL діє як розумний запобіжник. За нормальних робочих температур він дозволяє електриці вільно протікати. Однак, якщо температура батареї підіймається за межі безпечного діапазону, матеріал реагує.
«Коли температура акумулятора виходить за межі нормального діапазону, від 90°C до 130°C, матеріал реагує на тепло, змінюючи свою молекулярну структуру і ефективно пригнічуючи потік струму», — пояснює дослідницька група.
Також SRL швидко реагує на будь-які зміни температури. Його електричний опір збільшується на 5 000 Ом на кожен 1°C підвищення температури. Максимальний опір матеріалу більш ніж в 1000 разів вищий, ніж за звичайних температур.
Крім того, матеріал є оборотним. Як тільки температура знижується, опір повертається до норми, дозволяючи батареї функціонувати у звичайному режимі.
Перевірка ефективності SRL
Щоб продемонструвати ефективність матеріалу, LG Chem провела масштабні випробування. У тестах на проникнення цвяхів у мобільні літій-кобальт-оксидні (LCO) батареї жодна з тих, що оснащені SRL, не загорілася.
Це разючий контраст зі стандартними батареями, де лише 16% залишилися без вогню в тому ж тесті.
Під час ударних випробувань, коли на нікель-кобальт-марганцеві (NCM) батареї для електромобілів скидали вантаж вагою 22 фунти (10 кілограмів), всі стандартні батареї загорілися, але 70% батарей з SRL — ні. І навіть ті 30%, що загорілися, мали лише коротке полум’я, яке швидко згасло.
«Випробування на ударні навантаження на 3,4-Ач акумулятори показали, що SRL зменшує кількість вибухів батарей з 63% до 10%», — повідомляють дослідники LG Chem у своїй роботі.
SRL може бути легко інтегрована в наявні процеси масового виробництва. Дослідники вже продемонстрували безперервне виробництво SRL на струмоприймачах з разючою швидкістю 5 кілометрів на день.
