Китайские ученые из Китайской академии наук разработали инновационную натрий-ионную батарею, которая способна полностью предотвращать возникновение пожаров благодаря новаторскому подходу к конструкции электролита. Это изобретение может стать прорывом в области безопасности аккумуляторных технологий, особенно для электромобилей.
Об этом сообщает ProIT
Новая технология: как работает защита от возгорания
Традиционные литий-ионные батареи используют горючие жидкие электролиты, что делает их уязвимыми к тепловому разгонам — быстрой неконтролируемой реакции, которая может привести к пожару или взрыву. Эта проблема особенно серьезна для электротранспорта из-за больших размеров батарей. В случае возникновения теплового разгона температура внутри аккумулятора за считанные секунды может возрасти до 700–1000 °C, сопровождаясь выделением токсичных газов и опасностью для окружающих.
Решение, предложенное китайскими исследователями, заключается в использовании полимеризованного негорючего электролита (PNE). Его уникальная особенность — быстрое затвердевание под воздействием высокой температуры свыше 150 °C. В результате внутри батареи формируется плотный внутренний барьер, который останавливает распространение тепла и разрыв реакции, способной привести к пожару.
Испытания и преимущества новой батареи
В ходе лабораторных исследований батарея выдержала внешнее нагревание до 300 °C без запуска теплового разгона. Кроме того, она прошла тест на проникновение гвоздем, моделирующим внутреннее короткое замыкание, сохранив целостность и работоспособность.
Новая натрий-ионная батарея демонстрирует удельную энергоемкость 211 Вт·ч/кг и стабильную работу в диапазоне температур от -40 до +60 °C. Ее химическая конструкция обеспечивает фундаментальную термическую стойкость по сравнению с литий-ионными аналогами, а также снижает потребность в тяжелых и дорогих системах пожаротушения, облегчая конструкцию автомобиля и уменьшая себестоимость производства.
“Команда под руководством профессора Ху Юнчена заявила о первом в мире результате “нулевого теплового разгона” на уровне ампер-часовых натрий-ионных батарей. При этом, по данным BAIC, параллельно разрабатывается натрий-ионная батарея с полным зарядом примерно за 11 минут”, — пишет PV Magazine.
Однако стоит учитывать, что после срабатывания защитного механизма электролит становится твердым, и батарея требует ремонта или замены. Такой подход оправдан в критически важных для безопасности системах, поскольку полное блокирование реакции является лучшим вариантом, чем риск возникновения пожара.
Исследователи отмечают, что, несмотря на необходимость системы охлаждения для нормальной эксплуатации, фундаментальная безопасность новой батареи открывает перспективы для ее применения не только в электромобилях, но и в различных устройствах, использующих аккумуляторы.
Эксперты прогнозируют, что уже к 2027–2028 годам натрий-ионные батареи могут достичь ценового паритета с литий-ионными. Тесты на грузовых автомобилях показали снижение расхода энергии на 15% и увеличение запаса хода на 20%.
Таким образом, появление натрий-ионных батарей с встроенным механизмом пассивной защиты способно существенно повысить уровень безопасности аккумуляторных систем и стать новым стандартом для индустрии.