Китайские учёные разработали инновационную натриевую батарею, главная особенность которой — надёжная защита от возгорания, одной из самых распространённых проблем, с которой сталкиваются миллионы пользователей по всему миру.
Для решения данной проблемы учёные разработали специальный защитный негорючий электролит, который физически блокирует тепловой разгон в натрий-ионных батарей. Авторы проекта утверждают, что это первый случай достижения такого уровня безопасности в высокоемкостных элементах.
Под тепловым разгоном принято понимать неконтролируемое, самоподдерживающееся и быстро нагревающееся состояние отказа литий-ионных батарей, при котором внутренняя температура повышается более чем 20 градусов по Цельсию в минуту. Такая реакция происходит, когда скорость нарастания температуры превышает скорость её рассеивания. В итоге температура достигает отметки в 300 градусов по Цельсию, провоцируя возникновения пожаров (в некоторых случаях и взрывов).
Разработанный китайскими учёными полимеризующийся негорючий электролит (PNE) предотвращает перегрев, образуя твёрдый барьер, когда температура превышает отметку в 150 градусов по Цельсию. Созданный внутри батареи физический слой разделяет её на две ячейки, предотвращая передачу тепла и останавливая опасную цепную реакцию.
Команда проверила технологию на цилиндрическом натрий-ионном аккумуляторе емкостью 3,5 ампер-часа (Ач) и продемонстрировала полное подавление теплового разгона. В ходе тестов не было выявлено признаков возгорания и задымления при прокалывании гвоздём — это стандартный тест безопасности, который имитирует короткое замыкание. Аккумулятор демонстрировал стабильную работу в температурном диапазоне до 300 градусов по Цельсию.
При этом, как говорят учёные, добавление защиты не влияет на производительность самой батареи. Элемент обладает плотностью энергии 211 ватт-часов на килограмм (Вт·ч/кг), что ставит его на одну полку с элементами для передовых натрий-ионных систем. Кроме того, он надежно работает в широком диапазоне температур от -40 до 60 градусов по Цельсию, и сохраняет стабильность при напряжении выше 4,3 В.
