Проблема возгорания литиевых АКБ практически решена

Американские специалисты Северо-Западной лаборатории Ричленда стали авторами методики, позволяющей свести к минимуму риск внезапного возгорания литиевых аккумуляторов. Ученым удалось разобраться в процессах, происходящих внутри АКБ и отрегулировать их.

Большинство современных батарей состоит из трех составляющих – электролита, катода и анода. Катод – это источник энергии с положительным значением, анод – тоже источник, но уже с отрицательным вектором, электролит обеспечивает передвижение заряда между источниками. Мощность АКБ находится в прямой зависимости от составляющих катода, а срок службы определяется степенью разрушения электролита в процессе зарядки.

Взрывания современных батарей связаны с возникающими в процессе перегрева короткими замыканиями. При этом аккумулятор начинает нагреваться еще сильнее, вызывая испарение электролита. Происходящие процессы вызывают повышение температур до 1000-градусных значений. В результате скапливающиеся газовые пузырьки разрывают корпус устройства и выплескивают наружу все его содержимое.

Проанализировав структуру и механизм происходящих процессов, специалисты пришли к выводу, что провоцируют взрывы тонкие литиевые нити, способные преодолевать барьер между катодом и анодом и соединять их. Для раскрытия принципов формирования тонких нитей ученые создали специальную нанобатарею, где роль анода исполняло острие микроскопа, а катода – небольшая частица лития. Ток пропускали через анод и поднимали его, формируя таким образом литиевые нити. Исследователи наблюдали за процессом роста нитей, анализировали манеру их роста.

Опытным путем удалось выявить несколько особенностей. Во-первых, нити растут со скоростью около 250 нанометров в секунду, направление их роста – противоположно заряженный электрод. Манера движения нитей находится в зависимости от структуры литиевых соединений, а также от наличия частиц углерода и порядка организации электродных поверхностей.

Изучение особенностей позволило предсказать, каким образом будут прорастать нити, и на какой стадии произойдет их контакт с анодом или катодом. Исследователи смогли приостановить процесс разрастания образований путем добавления в электролит специального соединения бензола и кислорода. Дальнейшие наблюдения позволят подобрать оптимальную схему взаимодействия, и, возможно, очень скоро проблема возгорания литиевых аккумуляторов будет окончательно разрешена.