Ученые СПбГУ разработали полимер для безопасности литий-ионных аккумуляторов


Фото из открытых источников
В научной работе, проведенной физиками из Санкт-Петербургского государственного университета, представлено использование слоя полимера Poly[Ni(CH3Osalen)] на токосъемнике, чтобы защитить активные материалы в высокопроизводительных накопителях энергии на основе катодов NMC532.
 
Данное инновационное решение послужит для обеспечения безопасности литий-ионных батарей, которое может революционизировать энергетическую индустрию.
 
Этот полимерный слой обладает способностью точно контролировать ток в батареях, что играет ключевую роль в предотвращении перезарядки, чрезмерной разрядки или короткого замыкания, вызывающих температурный разгон. Poly[Ni(CH3Osalen)] обладает определенным окном проводимости, и при превышении безопасных пределов напряжения переходит в непроводящее состояние, гарантируя безопасность эксплуатации батарей.
 
Прототипы монетных батарей, подвергнутые стресс-тестам, а также анализы XPS, EDX и XRD ex-situ, показали, что новый полимерный слой успешно ограничивает ток в экстремальных условиях, предотвращая деградацию внутренних компонентов элемента. Благодаря этому слою батареи способны удерживать до 90% емкости в расширенном диапазоне рабочих напряжений 2,8–5,0 В, обеспечивая при этом оперативную безопасность.
 
Электрохимическая импедансная спектроскопия выявила, что защитное действие Poly[Ni(CH3Osalen)] обусловлено увеличением сопротивления переноса на границе раздела полимерный слой/материал катода, что компенсирует резкое изменение напряжения и увеличивает заряд в 10 раз.
 
Это открытие может стать важным шагом в разработке безопасных и эффективных литий-ионных батарей, не только улучшая их производительность, но и снижая риски возгорания или взрыва, что сделает их более привлекательными для широкого спектра применений, от электромобилей до портативной электроники.
 
Источник: ACS.