Тонкий полимерный слой убережет аккумуляторы в телефонах от возгорания

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) с коллегами из Аккумуляторной компании «Ригель» (Санкт-Петербург) разработали тонкий (в десятки раз тоньше человеческого волоса) полимерный слой, который работает как внутренний пассивный элемент защиты.

Защитный слой располагают между энергозапасающим материалом положительного электрода и токосъемником. В обычном режиме он хорошо проводит ток, поэтому аккумулятор может заряжаться и разряжаться. Но, как только возникает внутреннее короткое замыкание и напряжение резко падает, сопротивление полимера сильно увеличивается. Таким образом, он работает как «умный предохранитель», блокируя прохождение тока и защищая батарею от перегрева.

Компьютерное моделирование показало, что полимер перекрывает наиболее быстрый путь тока от катода к токосъемнику, из-за чего ток частично перераспределяется внутри катодного материала. Разряд становится медленнее, а тепло успевает рассеиваться без перехода к тепловому разгону.

Исследователи сконструировали аккумуляторные ячейки с защитным слоем и без него, чтобы оценить эффективность разработки. Образцы проверили на безопасность, использовав стандартный жесткий тест — прокол ячейки стальным гвоздем, тем самым создав условия короткого замыкания. Ячейка без защиты воспламенялась уже через 15 секунд после повреждения, а температура на ее корпусе достигала 350°C. Аккумулятор с защитным слоем после прокола безопасно разряжался почти 15 минут, нагреваясь лишь до 75°C. При этом все его внутренние компоненты остались целыми из-за отсутствия перегрева.