Вчені з Дрексельського університету в США запропонували новий спосіб захисту літій-іонних акумуляторів. Для цього вони пропонують додавати в електроліт таких акумуляторів наноалмази, які перешкоджатимуть утворенню на електродах дендритів, які є однією з головних причин коротких замикань і загоряння літій-іонних акумуляторів. Також це дозволить використовувати замість графітових електродів літієві, що значно підвищить ємність акумуляторів. Дослідження опубліковано в журналі.
Літій-іонні акумулятори використовуються повсюдно - практично у всіх смартфонах, ноутбуках, електромобілях, а іноді навіть на підводних човнах. Таку популярність вони отримали насамперед за рахунок своєї високої ємності. Але незважаючи на переваги, у них є і недоліки, найнебезпечніший з яких - можливість мимовільного загоряння і навіть вибуху. Через це Міжнародна організація цивільної авіації навіть наклала обмеження на провезення таких акумуляторів у багажі на борту пасажирських літаків.
Самозаймання відбувається через коротке замикання, яке, в свою чергу зазвичай виникає через те, що при облозі іонів літію на електрод вони розташовуються нерівномірно. На електроді можуть почати рости літієві дендрити (кристалічні відростки деревоподібної форми), які в кінцевому підсумку протикають сепаратор, що відокремлює анод від катода. В результаті відбувається коротке замикання і швидкий нагрів акумулятора, який призводить до загоряння. Через це виробники змушені використовувати графіт як матеріал аноду, що запасає літій.
Саме проблемою нерівномірного розподілу літію при облозі і зайнялися американські вчені. Для цього вони додали в електроліт наноалмази розміром близько п'яти нанометрів. Іони літію легко прикріплюються до цих частинок. Роль наноалмазів полягає в тому, що вони значно збільшують кількість точок зростання на поверхні електрода. Відповідно, через велику кількість точок зростання в цілому літій осаджується набагато більш рівномірно.
Дослідники перевірили ефективність методики на різних літій-металевих прототипах, і після ста циклів зарядки-розрядки в акумуляторах не утворилися дендрити. Вчені вважають, що додавання наноалмазів у поєднанні з використанням нових негорючих електролітів і більш надійних сепараторів дозволить зробити акумулятори в кілька разів більш ємними і одночасно більш безпечними.
Нещодавно дослідники зі Стенфордського університету створили мембрану- «вогнегасник» для акумуляторів. При нагріванні до певної температури така мембрана випускає в електроліт речовину, яка активно поглинає вільні радикали, відповідальні за ланцюгову реакцію поширення полум'я.