Группа учёных из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) Министерства энергетики США разработала способ повышения безопасности литий-ионных батарей. В основе технологии лежит добавление в электролит смеси, которая мгновенно затвердевает при ударе, предотвращая замыкание электродов и последующее возгорание.

В обычных литий-ионных батареях тонкий слой пластика разделяет электроды. Повреждение этого слоя может привести к контакту электродов, что вызывает воспламенение жидкого электролита и взрыв батареи. Вдохновение для нового решения пришло к Габриэлю Вейту из ORNL во время игры с детьми со смесью кукурузного крахмала и воды, которая ведёт себя как жидкость, но затвердевает при приложении давления. Это свойство, называемое дилатансией, и легло в основу разработки.

Учёные использовали сверхтонкий диоксид кремния (SiO2) — по сути, сверхмелкий песок, частицы которого имеют сферическую форму и диаметр всего 200 нанометров (200 × 10-9 м). Одинаковый размер частиц — ключевой фактор: он обеспечивает равномерное распределение добавки в электролите и эффективное затвердевание при ударе. Неравномерность размеров частиц снижает эффективность защиты.

Иллюстрация: Sora

Для исследования поведения материала под напряжением учёные использовали рассеяние нейтронов на источнике импульсных нейтронов ORNL.

ORNL уже передала пять патентов на технологию SAFIRE (Safe Impact Resistant Electrolytes — безопасные ударопрочные электролиты) стартапу Safire Technology Group. Компания расширила свои научно-исследовательские работы в Теннесси, сосредоточившись на выводе технологии на рынок для электромобилей, оборонных применений и электрических летательных аппаратов с вертикальным взлётом и посадкой (eVTOL). По словам Джона Ли, соучредителя и генерального директора Safire Technology Group, SAFIRE может преобразовать автомобильную промышленность, снизив вес транспортных средств и увеличив дальность пробега за счёт отказа от тяжёлой защитной оболочки. В оборонной сфере технология обеспечивает защиту, одновременно снижая вес оборудования.