Британські науковці з Університету Суррея представили нове покоління інтелектуальних датчиків для літій-іонних акумуляторів, які здатні завчасно виявляти внутрішні несправності та запобігати перегріву. Ці пристрої інтегруються безпосередньо у ключові компоненти акумулятора та здійснюють моніторинг температури, тиску, напруги й хімічних змін у режимі реального часу. Завдяки цьому вони можуть не лише фіксувати критичні показники, а й автоматично запускати механізми пожежогасіння.
Про це розповідає ProIT
Новий рівень моніторингу та захисту
На відміну від традиційних датчиків, нові рішення британських дослідників дозволяють отримувати оперативні та точні дані про стан акумулятора зсередини, адже інтегруються у струмозйомники та сепаратори. Важливо, що ці датчики не лише слідкують за температурою, а й активно реагують на її критичні зміни, використовуючи спеціальні вогнестійкі матеріали для уповільнення перегріву. Такі підходи можуть стати проривними для безпеки електричного транспорту та сучасної електроніки, де літій-іонні акумулятори є одним із найдорожчих компонентів.
«Ми всі чули історії про спалахи літій-іонних акумуляторів і про те, як складно їх гасити. Найкращий підхід — не допустити їх виникнення. Наша технологія може стати справжнім проривом для багатьох критично важливих галузей. Інтелектуальні датчики вбудовані безпосередньо в ключові компоненти акумулятора, такі як струмозйомники та сепаратори, забезпечують швидкі та точні показники зсередини. Вони не просто відстежують тепло — вони активно реагують на нього, використовуючи вогнестійкі матеріали для уповільнення перегріву», — зазначає викладач енергетичних матеріалів та нанотехнологій в Інституті передових технологій Університету Суррея, доктор Кай Ян.
Інноваційні сенсори мають потенціал не лише для подовження терміну експлуатації батарей, а й для простішої та безпечнішої переробки цінних компонентів акумуляторів. Потреба у таких технологіях зростає у зв’язку з переходом на електротранспорт, адже з 2035 року у Великій Британії буде заборонено продаж нових авто з бензиновими й дизельними двигунами.
Вбудовані вогнегасники у літієвих батареях
Паралельно, дослідники з Інституту хімії Китайської академії наук розробили прототип літій-металевої батареї зі спеціальним вогнегасником, що активується під час перегріву. Літій-металеві акумулятори характеризуються вдесятеро більшою енергетичною ємністю порівняно з літій-іонними, а тому особливо перспективні для електротранспорту та портативної електроніки. Проте їх конструкція підвищує ризик вибухів через утворення горючих газів у разі перегріву.
Для нейтралізації цієї проблеми китайські науковці інтегрували в катод батареї спеціальний вогнестійкий полімер. Під час експериментів, коли температура прототипу перевищувала 100°C, полімер розкладався й виділяв інгібітори полум’я, які діяли як мікроскопічні вогнегасники та пригнічували небезпечні реакції. Стандартна літій-металева батарея в аналогічних умовах нагрівалася до 1000°C та спалахувала за 13 хвилин, тоді як прототип із полімером досягав лише 220°C, уникаючи займання й вибуху.
Дослідники наголошують, що ця концепція підвищує як термічну безпеку, так і електрохімічну стабільність літій-металевих акумуляторів, відкриваючи шлях до комерційного використання пожежобезпечних батарей нового покоління. Вогнестійкі матеріали можна адаптувати під існуючі виробничі процеси та поєднувати з інтелектуальними сенсорами.
«Ця інтелектуальна стратегія управління газом підвищує як термічну безпеку, так і електрохімічну стабільність, відкриваючи революційний шлях створення пожежобезпечних літій-металевих акумуляторів для сучасних систем зберігання енергії», — пояснюють китайські дослідники.
Результати досліджень оприлюднені в журналі PNAS. Втілення цих інноваційних рішень може забезпечити прорив у безпеці, надійності та екологічності акумуляторних технологій у транспортній та електронній галузях.
