Китайські науковці з Китайської академії наук розробили інноваційну натрій-іонну батарею, яка здатна повністю запобігати виникненню пожеж завдяки новаторському підходу до конструкції електроліту. Винахід може стати проривом у сфері безпеки акумуляторних технологій, особливо для електромобілів.
Про це розповідає ProIT
Нова технологія: як працює захист від загоряння
Традиційні літій-іонні батареї застосовують горючі рідкі електроліти, що робить їх вразливими до теплового розгону — швидкої неконтрольованої реакції, яка може призвести до пожежі чи вибуху. Особливо серйозною ця проблема є для електротранспорту через великі розміри батарей. У випадку виникнення теплового розгону температура всередині акумулятора за лічені секунди може зрости до 700–1000 °C, супроводжуючись виділенням токсичних газів та небезпекою для оточення.
Рішення, запропоноване китайськими дослідниками, полягає у використанні полімеризованого негорючого електроліту (PNE). Його унікальна властивість — швидке затвердіння під дією високої температури понад 150 °C. У результаті всередині батареї формується щільний внутрішній бар’єр, який зупиняє поширення тепла та розрив реакції, що здатна призвести до пожежі.
Випробування та переваги нової батареї
У ході лабораторних досліджень батарея витримала зовнішнє нагрівання до 300 °C без запуску теплового розгону. Крім того, вона пройшла тест на проникнення цвяхом, що моделює внутрішнє коротке замикання, зберігши цілісність і працездатність.
Нова натрій-іонна батарея демонструє питому енергоємність 211 Вт·год/кг і стабільну роботу в діапазоні температур від -40 до +60 °C. Її хімічна конструкція забезпечує фундаментальну термічну стійкість у порівнянні з літій-іонними аналогами, а також знижує потребу у важких і дорогих системах пожежогасіння, полегшуючи конструкцію авто і зменшуючи собівартість виробництва.
“Команда під керівництвом професора Ху Юнчена заявила про перший у світі результат “нульового теплового розгону” на рівні ампер-годинних натрій-іонних батарей. При цьому, за даними BAIC, паралельно розробляється натрій-іонна батарея з повним зарядом приблизно за 11 хвилин”, — пише PV Magazine.
Однак варто враховувати, що після спрацювання захисного механізму електроліт стає твердим, і батарея потребує ремонту або заміни. Такий підхід виправданий у критично важливих для безпеки системах, оскільки повне блокування реакції є кращим варіантом, ніж ризик виникнення пожежі.
Дослідники зазначають, що, попри необхідність системи охолодження для нормальної експлуатації, фундаментальна безпечність нової батареї відкриває перспективи для її застосування не лише в електромобілях, а й у різноманітних пристроях, що використовують акумулятори.
Експерти прогнозують, що вже до 2027–2028 років натрій-іонні батареї можуть досягти цінового паритету з літій-іонними. Тести на вантажних автомобілях показали зниження витрати енергії на 15% та збільшення запасу ходу на 20%.
Таким чином, поява натрій-іонних батарей із вбудованим механізмом пасивного захисту здатна суттєво підвищити рівень безпеки акумуляторних систем і стати новим стандартом для індустрії.