Створено акумулятор, який фізично не може загорітися

Дослідники з Китайської академії наук запропонували максимально просте й водночас радикальне рішення — батарею, що принципово не здатна до займання.

Йдеться про натрій-іонну конструкцію з полімеризованим негорючим електролітом. У разі перегріву він швидко твердне й утворює всередині елемента захисний бар’єр, який блокує поширення тепла.

Тепловий розгін є однією з ключових проблем сучасних акумуляторів, особливо літій-іонних із горючими електролітами. Це ланцюгова реакція, коли підвищення температури пришвидшує хімічні процеси й спричиняє стрімке зростання температури до 700–1000 °C. Наслідками можуть бути викид токсичних газів, пожежі та вибухи. Причинами здебільшого стають механічні пошкодження, перегрів, перезарядження, виробничі дефекти або зовнішні впливи.

До того ж навіть сучасні вогнегасники часто виявляються неефективними, адже батарея сама виділяє кисень. Попри це, ймовірність займання електромобіля вкрай низька — близько 0,0012% завдяки інженерним рішенням і системам захисту.

Нова розробка пропонує інший підхід — вбудований «хімічний запобіжник». На відміну від літій-іонних елементів з органічними електролітами, тут використано натрій-іонну основу та полімеризований негорючий електроліт. За температури понад 150 °C він твердне і формує внутрішній бар’єр, який зупиняє реакцію.

Випробування показали, що батарея витримує нагрівання до 300 °C без запуску теплового розгону та зберігає цілісність навіть при проколі, що імітує коротке замикання. Водночас вона забезпечує енергоємність на рівні близько 211 Вт·год/кг і стабільно працює в діапазоні від −40 до +60 °C.

Перевага натрій-іонних систем полягає у вищій термічній стабільності та меншій реакційній здатності матеріалів. Їхній головний недолік — нижча енергоємність порівняно з літій-іонними рішеннями, однак це компенсується підвищеною безпекою.

Додатковою перевагою є пасивний захист. Для запобігання аваріям не потрібні датчики чи активні системи — сама хімія батареї виконує роль «брандмауера». Це також зменшує вимоги до зовнішнього захисту, що дозволяє знизити масу та вартість пристроїв.

За прогнозами, такі акумулятори можуть досягти цінового паритету з літій-іонними до 2027 року, а згодом навіть стати дешевшими. Випробування на вантажівках уже продемонстрували зниження енергоспоживання та збільшення запасу ходу.

Водночас технологія має певний нюанс: після спрацювання захисного механізму електроліт остаточно твердне, і елемент виходить із ладу. Однак у системах, де пріоритетом є безпека, такий підхід виглядає цілком виправданим.

Попри це, акумуляторам усе одно потрібне охолодження, адже робочий нагрів впливає на строк служби. Утім, технологія виглядає перспективною не лише для електромобілів, а й для будь-яких пристроїв із акумуляторами.

Источник: ilenta.com