Аккумуляторы литий-ионного типа широко распространены в современной электронной технике, буквально от смартфонов до электромобилей и космических аппаратов. Но они также печально известны тем, что нестабильны и взрываются при повреждении или перегреве. Подобные инциденты иногда имеют печальные последствия, в том числе ожоги, пожары или даже авиакатастрофы. Команда исследователей из Национальной лаборатории Ок-Ридж и Рочестерского университета придумала способ устранения этих опасностей, создав литий-ионный аккумулятор, который затвердевает при ударе.
В обычной литий-ионной батарее два электрода разделены тонким изоляционным слоем из пластика. В случае его дезинтеграции электроды могут соприкасаться друг с другом и привести к тому, что жидкий электролит загорится. Чтобы сделать аккумуляторы более безопасными, учёные предлагают использовать негорючий твёрдый электролит. В качестве возможной альтернативы выступает порошкообразный диоксид кремния, добавляемый к полимерному слою вместо пластика. Он затвердевает при ударе, препятствуя прикосновению электродов и, таким образом, устраняя риск возгорания. В перспективе благодаря такой конструкции часть батареи, которая была повреждена, останется твёрдой, тогда как оставшаяся часть продолжит работать.
Порошкообразный диоксид кремния (в синем контейнере), полимерный слой (белый лист) и тестовая батарея (золотистый пакет)
Доктор философии и создатель проекта Габриэль Виет (Gabriel Wieth) рассказал, что идея создания литий-ионного аккумулятора на основе диоксида кремния пришла к нему, когда его дети играли со смесью кукурузного крахмала и воды, более известной как «ооблек» (неньютоновская жидкость). Данная субстанция может быть жидкой при низких скоростях или, напротив, может стать твёрдой при сжатии. Самое удивительное, что после прекращения вибраций вещество снова разжижается. В тот момент Виет понял, что можно использовать обратимое поведение неньютоновской жидкости для улучшения батарей.
По словам создателя проекта, диоксид кремния дешевле аналогичных материалов и при внедрении в аккумуляторы потребует лишь незначительных корректировок для стандартных процессов производства. В будущем планируется создать батареи нового типа для дронов и в конечном итоге выпустить их на автомобильный рынок.
