Исследователи добились значительных успехов в разработке натрий-ионных аккумуляторов без эффекта теплового разгона
Аккумулятор FIAMM FG 21803
Разработка полимеризуемого негорючего электролита, по всей видимости, приближает момент, когда натрий-ионные аккумуляторы станут безопасными.
Группа исследователей из Института физики Китайской академии наук опубликовала в журнале Nature Energy статью, в которой рассказывается о потенциально революционном открытии в области электролитов для натрий-ионных аккумуляторов, которое может ускорить коммерческое внедрение натрий-ионных технологий.
Команда под руководством профессора Ху Юншэна заявила о создании первой в мире натрий-ионной батареи с нулевым тепловым разгоном. Прорывным достижением стала разработка самозащищающегося полимеризуемого негорючего электролита (Polymerizable Non-Flammable Electrolyte, PNE), который, по всей видимости, в значительной степени решает ключевую проблему безопасности аккумуляторов.
Прорыв связан с переходом от пассивной защиты от возгорания к активной термоизоляции с помощью материала PNE, который в качестве системы обеспечивает защиту «три в одном» от того, что, по утверждению исследователей, устраняет риски возгорания и взрыва.
Во-первых, электролит обладает особыми характеристиками разложения, которые позволяют поглощать тепло на ранних стадиях термического воздействия, эффективно нейтрализуя экзотермические реакции, которые обычно приводят к самовозгоранию.
Далее PNE демонстрирует свойства фазового перехода. В процессе, получившем название термической полимеризации in situ, при температуре выше 150 °C жидкий электролит переходит в твердое полимерное состояние. Это создает физический барьер, который предотвращает плавление сепаратора и внутренние короткие замыкания, а также останавливает выделение газа.
В третьем механизме система с двумя солями образует защитные слои как на катоде, так и на аноде. Это позволяет сохранить структурную целостность при работе под высоким напряжением и продлить срок службы аккумулятора.
В переводе пресс-релиза, опубликованном на сайте China.com, говорится: «В системе электролита используются только коммерчески доступные традиционные сырьевые материалы, что делает ее экономически выгодной, простой в масштабировании и очень ценной для промышленного применения. В будущем эта технология станет новым решением для создания аккумуляторов с высокой плотностью энергии и безопасностью».
В статье, опубликованной в журнале Nature Energy, также утверждается, что батарея на основе PNE «успешно прошла тест на проникновение гвоздя и тест в термошкафу при температуре 300 °C, продемонстрировав высочайший уровень безопасности и надёжности. При этом революционные показатели безопасности не сказались на электрохимических характеристиках: батарея способна работать в широком диапазоне температур от -40 °C до 60 °C и имеет стабильное напряжение выше 4,3 В, что обеспечивает высокий уровень безопасности и высокую плотность энергии».