Gel polymer electrolyte cuts risk of battery fires — ABC Chemicals


Gel polymer electrolyte cuts risk of battery fires - ABC Chemicals

Исследователи в США разработали литий-ионный аккумуляторный электролит, который не воспламеняется при объединении водного электролита с гелевым полимером, что позволяет обойти основные проблемы безопасности обычных легковоспламеняющихся электролитов.

«Средний человек может иметь несколько литий-ионных батарей в устройствах, которые они используют каждый день. Высокая энергия и возможность перезарядки литий-ионных аккумуляторов произвели революцию в использовании электроники — представьте, что вам приходилось перезаряжать телефон каждые 10 часов или, что еще хуже, заменять аккумулятор каждые несколько дней », — говорит Константинос Герасопулос, который возглавлял команду в Johns. Лаборатория прикладной физики Университета Хопкинса в разработке нового электролита. «Но то, что позволяет этой высокой энергии именно то, что делает их опасными. Если мы сможем устранить угрозу безопасности, связанную с литий-ионными батареями, мы сможем изменить способ их использования в электронных устройствах ».

По сравнению с легковоспламеняющимися органическими растворителями, обычно используемыми в электролитах аккумуляторов, вода по своей природе безопасна, но использование водных альтернатив не всегда возможно из-за нестабильности воды по отношению к типичным электродам аккумуляторов. Однако водно-солевые и другие концентрированные водные электролиты привлекают значительное внимание в последние годы из-за их стабильности в окружающей среде.

Группа Герасопулоса сделала еще один шаг вперед, внедрив водный электролит, содержащий высокую концентрацию двух солей лития, растворенных в воде (электролит вода-в-бисальт), в полимерную матрицу для полного удаления жидкого компонента. Это резко снижает вероятность воспламенения электролита и увеличивает его электрохимическую стабильность, что является значительным шагом в направлении согласования стабильности напряжения органических электролитов.

Чтобы проверить производительность и стабильность своего нового электролита, Герасопулос подверг и электролиту, и их гибкой литий-ионной аккумуляторной системе ряд испытаний. «Ключевыми свойствами, которые мы изучали на уровне материала, были термическая и электрохимическая стабильность, механические свойства и ионная проводимость. Мы провели более 100 экспериментов с полной ячейкой, чтобы изучить емкость, срок службы цикла и эффективность », — объясняет он. «Мы даже сообщили об испытании, в котором мы зациклили батарею в лабораторных условиях, затем сожгли ее с помощью горелки при питании вентилятора, а затем возобновили испытание после обрезки сгоревшей части. Аккумулятор продолжал работать в течение нескольких дней.

«Представьте, что у вас есть такая аккумуляторная батарея в изящном предмете одежды, такой как одежда, подверженная механическим воздействиям, — комментирует химик по материалам Сьюзан Одом из Университета Кентукки, США. — Наличие этого полимерного электролита в качестве гибкой структурной опоры может повысить долговечность. литий-ионных батарей для этих целей.

Chibueze Amanchukwu, молекулярный инженер, который разрабатывает новые электролиты в Чикагском университете, США, выдвигает гипотезу о том, что водно-солевые электролиты, инкапсулированные в гель, могут быть применены к электрокатализу, где «расширение окна электрохимической стабильности и ограничение реакции выделения водорода имеет первостепенное значение ». Однако он обеспокоен коммерциализацией таких электролитов: «Соль в настоящее время является самым дорогим компонентом электролита. Для систем вода-в-соли требуется большое количество соли, что соответствует высокой стоимости ».







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *