Безопасный аккумулятор с функцией отключения после перегрева – теперь реальность для девайсов!

Работа при высокой температуре – основная причина возгорания литий-ионных источников питания в ноутбуках, смартфонах и других электронных девайсах. Справиться с этой проблемой наконец-то удалось группе исследователей Стэндфордского университета (США). Ученые создали устройство, способное самостоятельно отключаться, когда температура внутри АКБ превышает допустимый уровень и запускаться снова, после остывания. Такой «автопилот» позволяет подлить срок службы батареи и уберечь устройство от «форс-мажора».

Теория небольшого взрыва, или почему загораются батареи Li-Ion

Пара электродов, между которыми – жидкий или гелеобразный слой  электролита, в котором протекает обмен ионами. Так устроено большинство стандартных батарей литий-ионного типа. «Ахиллесова пята» этих устройств – отсутствие твердого корпуса. Вот почему даже незначительная деформация, прокол мягкой оболочки приводят к катастрофическим последствиям. Происходит короткое замыкание и мгновенное выделение тепла. Когда электролит нагревается до 1500С, он может загореться, иногда даже с взрывом.

Стэндфордский прорыв: как работает новый элемент питания?

Ученые из Стэнфорда при создании уникальных АКБ использовали технологии, аналогичные  датчику контроля температуры человека. Такой датчик – более раннее «детище» группы исследователей под руководством профессора Женана Бао.

Устройство представляет собой тонкую пластиковую пластину, внутри которой – микрочастицы никеля. Шипы наночастиц специально покрывают графеном (двумерной модификацией углерода) – это дало возможность улучшить электропроводимость структуры.

Никелевые частички соприкасаются, и ток проходит сквозь полиэтиленовую пленку. Особенность в том, что при нагревании лист расширяется, частицы никеля отходят друг от друга, контакт разрывается, и электроток не протекает через батарею. Пока материал сокращается, аккумулятор охлаждается и снова готов к работе. Как только частицы начинают контактировать, АКБ включается.

Руководитель проекта Женан Бао говорит, что им впервые удалось создать элемент питания Li-Ion, который сам отключается в критичный момент и восстанавливается без потери электроемкости и других ценных характеристик. При этом уровень тепловой защиты таких устройств в 10 000 раз выше твердотельных термодатчиков.