В недавнем эксперименте инженеры сделали то, что обычно заканчивается пожаром: они направили на высокоэффективную батарею пропановую горелку температурой 3600°F (1982°C). Не было ни взрыва, ни панического шипения, ни токсичного облака дыма. Более того, как только горелку выключили, пламя просто исчезло.
На этой неделе американская компания PolyJoule официально представила свою батарею третьего поколения — технологию, созданную для «самозатухания». Пока остальная индустрия тратит миллиарды, пытаясь предотвратить взрывы батарей, PolyJoule создала батарею, которая отказывается даже поддерживать горение.
Обычные батареи — в смартфонах, Tesla или больших системах хранения энергии — зависят от металлов вроде лития, кобальта или никеля. Эти металлы являются реактивными и склонными к «тепловому разгону» — опасного цепного процесса, когда одна перегретая ячейка запускает масштабный пожар.
«Батареи не должны вызывать пожары. Батареи не должны распространять пожары. Батареи не должны загораться вообще», — заявил соучредитель и CEO PolyJoule Эли Пастер.
Идея проста, но именно с ней индустрия долго не могла справиться. Решение PolyJoule — органичное. Внутри ячейки вместо «огненной ловушки» из литиевого металла используется инновационная пара: проводящий полимерный катод и жидкий солевой электролит. Вместо металлической кристаллической решетки батарея использует проводящие полимеры для удержания заряда.
«На самом деле, наши батареи уже работают в сетевых системах с 2021 года, а суммарное время реальной эксплуатации превысило 263 млн часов», — утверждают в PolyJoule.
Чтобы продемонстрировать устойчивость технологии, компания опубликовала видео, где полноразмерную ячейку подвергают прямому воздействию пропановой горелки температурой 1982°C, направленной прямо на внутренние компоненты. Несмотря на экстремальную температуру и видимое выделение газов, батарея не поддержала горение. Как только горелку убрали, пламя мгновенно погасло — продемонстрировав уровень термической стабильности, недостижимый для других батарей на основе металлов.
«Материалы, которые имеют склонность воспламеняться, часто содержат реактивные металлы, спонтанно реагирующие с воздухом и летучими жидкостями. Преимущество батарей PolyJoule в том, что они не содержат ни того, ни другого», — объяснил Тимоти Швагер, профессор химии MIT и соучредитель PolyJoule.
Более долговечные и безопасные батареи для электромобилей
Химия третьего поколения обеспечивает десятикратное увеличение плотности энергии по сравнению с первой версией технологии. Также она рассчитана более чем на 10 000 циклов зарядки. В общем, эта химия устраняет риски теплового разгона, образования дендритов и потребность в сложных системах охлаждения, которые преследуют литий-ионные батареи. Компания также заявляет о сертификации UL9540A и UL810A.
«Это стандарты, которые проверяют риски воспламенения и теплового разгона для больших систем накопления энергии. В отличие от классических литий-ионных батарей, технология PolyJoule не требует «чистых комнат» для производства, не использует редкоземельные металлы и может работать без HVAC-систем охлаждения даже в диапазоне температур от -20°C до +45°C», — уверяют в PolyJoule.
В компании также утверждают, что производство таких батарей потребляет до 90% меньше воды и генерирует до 80% меньше выбросов CO₂ по сравнению с традиционными литий-ионными аналогами. Кроме этого, технология позволяет отказаться от громоздких систем охлаждения и использует локальную цепочку поставок. Переход от кристаллических металлических структур к стабильной системе из жидкой соли и полимеров предлагает более простое решение для главных проблем отрасли: безопасности, нестабильности поставок и сложности эксплуатации.
«PolyJoule создала продукт, который можно безопасно устанавливать внутри домов и бизнесов, используя негорючие проводящие полимеры и жидкий солевой электролит с давлением пара в миллиарды раз ниже, чем у электролитов литий-ионных батарей», — добавил Swager.
Пока мир стремительно переходит к «зеленой» энергетике, спрос на стационарные системы накопления энергии резко возрастает. Но когда такие системы устанавливают рядом с домами и больницами, просто «относительной безопасности» уже недостаточно. PolyJoule позиционирует свою технологию не только как «зеленую» альтернативуа и как альтернативу, дающую спокойствие. Компания планирует начать принимать заявки от установщиков солнечных систем и промышленных клиентов уже позже в этом году.
СпецпроектыРесайкл-споти Києва: куди нести техніку, батарейки і гаджетиНовий конкурс авторів ITC.ua: напиши допис та виграй крутий електросамокат і техніку від Proove
Дякую, кеп: китайські вчені вирішили проблему загорання батарей — створили батарею, яка просто не може загорітися
Источник: Interesting Engineering
