Электролит твёрдой структуры самовосстанавливающийся для Li-Ion

Электролит твёрдой структуры самовосстанавливающийся для Li-Ion

Литий-ионные аккумуляторы «славятся» частыми случаями внутренних электрических коротких замыканий. Такие замыкания способны воспламенить жидкий электролит батареи, что чревато возникновением пожаров. И вот, инженеры университета Иллинойса разработали твёрдый электролит на основе полимера, обладающий свойствами самовосстановления после повреждения. Новинка допускает возможность переработки, исключая применение агрессивных химикатов и образования высоких температур.

Самовосстанавливающаяся твёрдая структура

Результаты исследования, проведённого с целью помощи производителям научиться изготавливать перерабатываемый, самовосстанавливающийся твёрдый электролит батареи, опубликованы в журнале «ACS».

Как отмечают специалисты, поскольку литий-ионные аккумуляторы проходят несколько циклов зарядки-разрядки, образуются крошечные ветвистые структуры твёрдого лития — дендриты. Появление таких структур:

  • сокращает срок службы аккумулятора,
  • вызывает сильные токи,
  • образует электрические замыкания,
  • создаёт физические разрушения.

Чтобы решить существующие проблемы литий-ионных аккумуляторов, исследовательская группа разработала сетевой полимерный продукт, где точка сшивки может подвергаться обменным реакциям и менять местами полимерные нити. В отличие от линейных полимеров, этот вариант становится более жестким при нагревании, что потенциально может минимизировать проблему дендритов.

Кроме того, новый твёрдый электролит после повреждения легко разбить и преобразовать в сетевую структуру, что делает конструкцию пригодной для повторного использования. Структура восстанавливает проводимость после повреждения, фактически являясь самовосстанавливающимся компонентом.

Новый сетевой полимер также демонстрирует замечательное свойство, когда теплопроводность и жёсткость структуры увеличиваются по мере нагрева, чего не наблюдается в обычных полимерных электролитах.

Многие полимеры требуют сильных кислот и высоких температур для разрушения. Вновь созданный материал поддерживает растворение водой в условиях комнатной температуры, что сопровождается энергетической эффективностью и экологически чистым процессом.

Многообещающий потенциал эффективного электролита

Участники исследовательской группы заявили, что исследования проводимости нового материала показали существующий многообещающий потенциал эффективного электролита батареи. Однако вместе с тем учёные признают, что потребуется больше исследовательской работы, прежде чем твёрдый электролит начнёт использоваться в коммерческих батареях, сопоставимых с тем оборудованием, что используется сегодня.

По словам создателей продукта, эта работа представляет собой интересную платформу для других разработок. Учёные группы использовали крайне специфическую химию и очень специфическую динамическую связь в структуре полимера. Но думается, что эту платформу можно перенастроить для использования с массой других химических веществ, используемых для настройки проводимости и механических свойств.


При помощи информации: Illinois