Ученые из Института химии Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) синтезировали полимер, который чувствителен к температуре и напряжению. Благодаря этим свойствам новый полимер может использоваться в качестве защитного покрытия литий-ионных аккумуляторов. Результаты исследования опубликованы в журнале Batteries, который издается Многопрофильным институтом цифровых публикаций (MDPI).

Целью исследования было повышение безопасности литий-ионных батарей, которые подвержены риску возгорания из-за сочетания активных окислителей, восстановителей и органических электролитов. «Прологом» для возгорания становится аварийное повышение температуры батареи, которое происходит при перезаряде (когда напряжение аккумулятора превышает предельно допустимый уровень) и переразряде (когда аккумулятор имеет напряжение ниже минимума). Если перезаряд чаще всего связан с дефектами зарядных блоков, то переразряд – с неисправностью электронных схем устройства. Однако в обоих случаях результатом является короткое замыкание, которое также может возникать из-за ошибок проектирования батареи.

Ученые СПбГУ предложили снизить риски возгорания за счет полимера [Ni(CH3 OSalen)], который отличается способностью переключаться между двумя фазами – проводящей и изолирующей – при переразряде или резком скачке температуры. Новый полимер при нанесении на аккумуляторы практически не влияет на их заряд и разряд в обычных условиях. Однако при коротком замыкании он обеспечивает снижение тока благодаря падению проводимости защитного слоя, результатом чего становится разряд без разогрева и заметного повреждения материала электрода.

«Наша концепция защиты от короткого замыкания может быть применена ко многим видам электродных материалов, использующихся в самых различных устройствах — от телефонов до мощных промышленных аккумуляторов. Выбор полимера ограничивается только его электрическими свойствами. Разработка таких материалов может значительно улучшить защиту от короткого замыкания для элементов с высоковольтными материалами, например, в электромобилях», – цитирует Российский научный фонд Олега Левина, доктора химических наук, профессора кафедры электрохимии Института химии СПбГУ.