Исследователи из Стэнфорда разработали первую литий-ионную батарею, которая автоматически отключается, защищаясь от чрезмерного нагрева, грозящего взрывом. После снижения температуры устройство возобновляет работу, сообщает Компьютерное Обозрение.
В типичной литий-ионной батарее, при коротком замыкании, затянувшейся сверх необходимого зарядке или нарушении целостности генерируется тепло. Если в результате электролит нагревается до 150°C, возникает риск возгорания и взрыва.
В новой конструкции использован гибкий сенсор для мониторинга температуры. Он состоит из полимерного материала с внедрёнными в него шипастыми никелевыми наночастицами. Исследователи покрыли частицы никеля графеном и внедрили их в тонкую плёнку полиэтилена. Затем, эту плёнку они прикрепили к одному из электродов батареи, так что через неё протекал электрический ток.
Такая плёнка сохраняла электропроводность только если шипастые частицы физически контактировали между собой. Но при нагреве выше 70°C полиэтилен начинал стремительно увеличиваться в объеме, частицы расходились и плёнка переставала проводить электричество. Процесс этот оказался обратимым: уменьшение температуры ниже этого значения быстро и полноценно восстанавливало функциональность батареи.
Экспериментируя с разными полимерными основами и меняя концентрацию частиц никеля ученые смогли в широких пределах регулировать температурный предел, заставляя батарею отключаться при достижении 50-100°C.