Американски специалисти от Северозападната лаборатория в Ричланд са създали техника за намаляване на риска от внезапно запалване на литиеви батерии. Учените са успели да разберат процесите в батерията и да ги регулират.
Повечето съвременни батерии се състоят от три компонента – електролит, катод и анод. Катодът е източник на енергия с положителен вектор, анодът също е източник, но вече с отрицателен вектор, а електролитът осигурява движението на заряда между източниците. Капацитетът на батерията е пряко свързан с компонентите на катода, а животът се определя от степента на разрушаване на електролита в процеса на зареждане.
Експлозиите в съвременните батерии се дължат на къси съединения, причинени от прегряване. Батерията се нагрява още повече, което води до изпаряване на електролита. Протичащите процеси водят до повишаване на температурите до 1000 градуса. В резултат на това натрупаните газови мехурчета разкъсват корпуса на устройството и изплюват цялото му съдържание.
Експертите са анализирали структурата и механизма на протичащите процеси и са стигнали до заключението, че именно тънките литиеви нишки, способни да преодолеят бариерата между катода и анода и да ги свържат, предизвикват експлозии. За да разкрият принципите на образуване на тънки нишки, учените създават специална нанобатерия, в която ролята на анод се изпълнява от микроскопски връх, а на катод – от малка литиева частица. Токът преминава през анода и се повишава, като по този начин се образуват литиеви нишки. Изследователите са наблюдавали растежа на нишките и са анализирали начина, по който те растат.
Експериментално са идентифицирани няколко характеристики. Първо, нишките растат със скорост около 250 нанометра в секунда, като посоката на растеж е противоположна на заредения електрод. Начинът, по който се движат нишките, зависи от структурата на литиевите съединения, както и от наличието на въглеродни частици и реда на организация на електродните повърхности.
Проучванията на характеристиките предвиждат как ще поникнат нишките и на какъв етап ще влязат в контакт с анода или катода. Изследователите са успели да спрат процеса на разрастване, като са добавили към електролита специално съединение от бензен и кислород. По-нататъшните наблюдения ще позволят да се намери оптимален модел на комуникация и проблемът с изгарянето на литиевите батерии може скоро да бъде окончателно решен.
Какъв е методът, посредством който проблемът с възпламеняването на литиевите батерии е бил решен на практика? Съществуват ли нови технологии или иновации, които са допринесли за сигурността на тези батерии?