Литий-ионные батареи не всегда работают так, как надо. Иногда из-за внутренних дефектов они воспламеняют жидкий электролит, что может привести к пожару. Инженеры США разработали твердый полимерный электролит, который от воздействия высокой температуры делается еще прочнее.
Когда литий-ионные аккумуляторы проходят через множество циклов заряда и разряда, в них возникают дендриты — крошечные древовидные литиевые образования. Эти структуры сокращают срок службы батарей, вызывают точечный рост температуры и короткие замыкания, а иногда разрастаются настолько, что протыкают внутренние элементы батареи и вызывают взрывную химическую реакцию между электродами и жидким электролитом.
Многие ученые пытаются заменить жидкие электролиты твердыми, например, керамическими или полимерными. Однако, многие из них оказываются слишком хрупкими, плохо обеспечивают контакт электролита с электродом и ухудшают проводимость. А полимерные электролиты могут плавиться под воздействием высоких температур, что опять же приводит к появлению дендритов и неисправностям, пишет EurekAlert.
Один из методов решения этой проблемы — производство твердых электролитов из полимерных цепочек, соединенных между собой таким образом, что образуют каучукоподобный литиевый проводник. Этот способ препятствует росту дендритов. Однако такие сложные материалы не могут восстанавливаться после повреждений.
Команда ученых из Университета штата Иллинойс разработала полимерный электролит, в котором точка соединения полимеров может подвергаться реакции обмена и заменять полимерные нити. В отличие от линейных полимеров, эти сети становятся прочнее при нагревании, снижая опасность дендритов. Кроме того, если их сломать, они восстановятся.
Еще одно полезное свойство открытия — простота в утилизации отработанного электролита. Большинству полимеров для распада требуются сильные кислоты и высокие температуры, но этот материал растворяется в воде при комнатной температуре, не загрязняя окружающую среду, поясняют изобретатели.
Journal information